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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA AGRÍCOLA

CURSO: RIEGO PRESURIZADO PROFESOR: M.I. Juan Hernández Alcántara

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SEGUNDA UNIDAD RIEGO POR GOTEO Y MICROASPERSION

2.1. GENERALIDADES El riego localizado de alta frecuencia, o microirrigación, se define como la aplicación artificial de agua en una fracción del suelo, próxima a la planta, con la cual se mantiene un contenido de humedad relativamente constante en la zona radicular, gracias a la continua aplicación hídrica en pequeñas dosis. En microirrigación se hace llegar el agua desde la fuente de captación hasta las plantas, a través de tuberías, siendo entregada directamente a éstas por emisores. Con ello se eliminan las pérdidas por conducción y se minimizan las pérdidas por evaporación y percolación profunda, gracias a la alta uniformidad de aplicación del sistema. Los métodos de riego localizado permiten suministrar agua y abonos en forma centralizada, con lo que se pretende controlar, al menos en forma parcial, el patrón de distribución del agua en el suelo. Ello, tanto desde el punto de vista geométrico como de distribución de humedad, permitiendo generar una zona radicular con características físicas, químicas y biológicas que conduzcan a mayores rendimientos e incrementos de la rentabilidad de la empresa agrícola. 2.1.1. DESCRIPCIÓN GENERAL Este método de riego facilita un ahorro importante de agua. El mayor o menor ahorro se fundamenta en general en: 

La posibilidad de controlar fácilmente la lámina de agua aplicada.



La reducción de la evaporación directa.



La ausencia de escorrentía.



El aumento de la uniformidad de aplicación, al reducir la filtración profunda o percolación.

Para que estas ventajas sean efectivas, es preciso que los componentes tengan un diseño adecuado y los materiales con que están fabricados sean de buena calidad, con el objeto de aplicar el agua con alta uniformidad. Esto permitirá suministrar la misma dosis de abono en todos los puntos, cubriendo así sus necesidades, evitando pérdidas innecesarias y reduciendo los efectos medioambientales negativos. De no ser así, la inversión realizada en la instalación no producirá ventajas sustanciales. La aplicación localizada y frecuente de agua evita en muchos casos el daño por salinidad en las plantas, ya que las sales se encuentran muy poco concentradas en la zona de actividad de las raíces. De hecho las sales se concentran en zonas no accesibles por las raíces de las plantas, mientras que se mantienen diluidas en las zonas de actividad radicular. Esta es la razón por la que el riego localizado es la única posibilidad de riego para cultivos sensibles a aguas de mala calidad. Dado que solo se moja una parte del suelo, se consigue reducir la infestación por malas hierbas y se hace más simple su control. Sin embargo, es necesario realizar un seguimiento de la aparición de malas hierbas en la zona de suelo humedecida, principalmente cuando el cultivo está en fase de crecimiento o en fase juvenil.

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_______________________________________________________________________________ Por otro lado, puede haber un ahorro en las labores de cultivo, ya que en las zonas secas no crecerán malas hierbas. Las instalaciones de riego localizado no solo permiten aplicar el agua a los cultivos, si no que ofrecen la posibilidad de aportar fertilizantes y otros productos fitosanitarios (insecticidas, fungicidas, etc.). En este caso es el agua la que se encarga de hacer llegar los fertilizantes hasta las raíces de la planta, bien de forma

continuada o intermitente. Otra ventaja de tipo económico que alcanza valores importantes con este tipo de riego, es la reducción de la mano de obra en la aplicación de agua en la parcela. Además, la aplicación localizada del agua supone que prácticas como la eliminación de malas hierbas, tratamientos manuales, poda, recolección, etc. No se vean dificultadas por el riego. De esta forma el calendario de labores no tiene por que modificarse por el riego. En cultivos frutales u hortícolas, donde con frecuencia la recolección ha de adaptarse a la demanda de los mercados, puede resultar especialmente importante la no interferencia del riego en la recolección. La uniformidad en el reparto del agua en el riego localizado depende principalmente del diseño hidráulico de la red y no de las características del suelo ni de las condiciones climáticas (especialmente el viento), dando en general buena uniformidad de aplicación para pequeñas diferencias de presión que puedan ocurrir en la red. La eficiencia de aplicación del agua puede ser elevada si el diseño y el manejo son correctos. La inversión inicial en este tipo de riego suele ser elevada, y su costo depende del cultivo, de la modalidad de riego elegida, de la cantidad del agua de riego y su exigencia en filtrado, del equipo de fertirrigación, del grado de automatización de la instalación, etc. La buena elección de equipos repercute en una disminución de costos de mano de obra y mantenimiento, ya que, por ejemplo, un buen equipo de filtrado reducirá la posibilidad de obturaciones en la red y la frecuencia de operaciones de mantenimiento y por tanto se reducirán los costos del sistema. En el riego localizado hay que prestar interés especial en el mantenimiento de la red, debido fundamentalmente a la obstrucción de emisores. Por este motivo el agua debe ser siempre filtrada, recomendándose un estricto control para que no se dificulte la aplicación correcta tanto del agua y del abono como de otros productos fitosanitarios. Si los problemas de obstrucción no son detectados con rapidez, pueden ocasionarse serios perjuicios en el cultivo y disminuciones en la producción.

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_______________________________________________________________________________ En este tipo de riego no es necesaria la nivelación el terreno, y es muy adecuado para los cultivos en línea y poco recomendad para cultivos que ocupan toda la superficie del terreno, como por ejemplo la alfalfa. 2.1.2. LA DISTRIBUCION DE AGUA EN EL SUELO El Bulbo Húmedo El bulbo húmedo o “cebolla” es la parte del suelo humedecida por un emisor de riego localizado. Los emisores de riego localizado aplican el agua sobre el suelo donde se forma un pequeño charco. A medida que avanza el riego, el bulbo húmedo se hace cada vez más grande, pero a su vez el suelo se humedece más, la velocidad de infiltración disminuye y con ello el bulbo húmedo aumenta su tamaño más despacio. Por lo tanto, existe una relación entre la dimensión horizontal (el radio de humedecimiento) y la dimensión vertical (la profundidad de humedecimiento) en las cuales se distribuye el agua de riego. Ambas dimensiones constituyen los límites del bulbo humedecido.

La forma del “bulbo” depende de cuatro factores: 1) El suelo, 2) El caudal del gotero (q), 3) La duración del riego (tr), 4) La frecuencia del riego (f o Ir) La forma del bulbo está condicionada en gran parte por el tipo de suelo. En los suelos pesados (de textura arcillosa), la velocidad de infiltración es menor que en los suelos ligeros (de textura arenosa), lo que hace que el charco sea mayor y el bulbo se extienda mas horizontalmente que en profundidad. Si se plica la misma cantidad de agua en tres suelos con texturas diferentes, la forma del bulbo variará aproximadamente de la siguiente manera:

Para que el bulbo moje una determinada superficie de suelo y el agua pueda ser absorbida por las raíces de las plantas adecuadamente, es importante tener en cuenta cómo se extiende el bulbo horizontalmente. La extensión horizontal del bulbo no se puede aumentar indefinidamente incrementando el caudal del emisor (q)

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_______________________________________________________________________________ y/o el tiempo de riego (tr), y para conseguir una extensión de agua adecuada hay que actuar sobre el número de emisores que se colocan en las cercanías de las plantas. Por otra parte, la profundidad del bulbo estará relacionada con la velocidad de infiltración del suelo y con el tiempo de aplicación. Por ello es preciso tener en cuenta los factores que afectan a la forma del bulbo húmedo para decidir el número de emisores a colocar y el caudal que deben suministrar para que se produzca una buena distribución del agua en el suelo. Para un mismo “q” y el mismo “tr” el volumen de suelo humedecido es el mismo en cualquier tipo de suelo. Manejo del bulbo en condiciones de salinidad. El movimiento de las sales en el suelo depende del movimiento del agua. En el riego localizado, el agua se distribuye en el perfil del suelo formando un círculo más o menos alargado alrededor del emisor, y este mismo patrón también lo seguirán las sales que se acumulan en el suelo. El régimen de sales se ve afectado por la alta frecuencia con la que se aplican estos riegos así como por la localización puntual del agua. Tras la aplicación de un riego tanto las sales que contenía el suelo como las aportadas por el agua de riego se encuentran disueltas. La evaporación y transpiración hacen que la humedad del suelo sea cada vez menor y la concentración de sales aumente hasta que se aplica el riego siguiente. Cuanto mayor sea el tiempo entre riegos, mayor será la salinidad del suelo. Los riegos frecuentes permiten mantener alta la humedad del suelo y baja la concentración de sales. El riego localizado es por tanto muy recomendable cuando el agua de riego sea salina. La distribución de sales bajo el emisor de riego localizado presenta tres zonas características bien diferenciadas:



Una zona muy lavada debajo del bulbo. 

Una zona de baja salinidad que rodea la anterior (zona en equilibrio)



Una zona donde se acumulan las sales en la periferia del bulbo y sobre todo en la superficie del bulbo.

Alrededor del bulbo puede observarse una zona blanquecina de forma circular que se forma debido a que el agua que se evapora no se lleva consigo las sales, por lo que van acumulándose próxima a la superficie. Cuando el volumen de agua aplicado con el riego es mayor, aumenta la zona de intenso lavado y la zona de acumulación de sale se aleja del centro del bulbo, con lo que se evita que las raíces entren en contacto con zonas de elevada salinidad. Este objetivo es el que se persigue aplicando junto con el riego una cantidad de agua extra denominada fracción lavado, que es el porcentaje de agua extra con respecto al agua de riego necesaria. Cuando llueve copiosamente, el agua de riego también contribuye al lavado de sales. Si se

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_______________________________________________________________________________ producen lluvias de baja intensidad, se corre el riesgo de que las sales se muevan hacia zonas de menor salinidad donde abundan las raíces. Por tanto, no es conveniente detener el riego en presencia de lluvias ligeras. En cultivos anuales puede ocurrir que en la siembra del año siguiente las semillas queden en las zonas superficiales muy salinizadas con los riegos del año anterior, lo que puede afectar a la germinación y crecimiento de la planta joven. En estos casos es preciso controlar con detalle el lugar de siembra.

Lavado de sales en el riego localizado. El lavado de sales consiste en la disolución por el agua de las sales del suelo y su desplazamiento hacia capas mas profundas, fuera del alcance de las raíces. Por sus especiales características, el riego localizado requiere un manejo especial del lavado. En caso de disponer de agua suficiente conviene que los lavados sean frecuentes, y en general se aconseja que cada riego lleve una dosis de agua de lavado. El cálculo de las necesidades de lavado se realiza en función de la salinidad del agua de riego y el umbral de tolerancia de los cultivos a la salinidad. La tolerancia a la salinidad es la capacidad del cultivo de soportar el exceso de sales en la zona radicular, y no es un valor exacto para cada cultivo sino que depende de numerosos factores como el tipo de sal, clima, estado de desarrollo del cultivo, régimen de riego y manejo del suelo. El umbral de tolerancia a la salinidad es aquella cantidad de sales por encima de la cual el cultivo reducciones en su crecimiento y producción con respecto a condiciones no salinas, y suele darse en milimhos por centímetro (mmho/cm) o decisiemens por metro (dS/m).

Para estimar la cantidad de agua de lavados se utiliza la curva de necesidades de lavado, pero con anterioridad es preciso calcular el factor de concentración permisible (F). Éste se obtiene de dividir el umbral de tolerancia a la salinidad de un cultivo por la salinidad del agua de riego (que se obtiene a partir de los análisis de agua de riego). Es decir el agricultor debe aplicar con cada riego un 25% más de agua que la estrictamente necesaria para cubrir las necesidades del olivar. El Sistema Radicular

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_______________________________________________________________________________ El Suelo.- Existe una tendencia natural de las plantas a desarrollar sistemas radiculares superficiales en suelos arcillosos. El riego por goteo agrava esta tendencia, por lo tanto se acostumbra aumentar la densidad de siembra en cultivos de campo. La Planta.- Se acostumbra colocar un lateral entre cada par de hileras, en cultivos como el maíz y el algodón; por lo tanto, el suministro de agua proviene de un solo lado de las plantas y el sistema radicular no solamente es limitado, sino, ademas, asimétrico. El anclaje.- La extensión restringida y superficial de las raíces conduce a la falta de anclaje y de equilibrio en algunos cultivos como el maíz, frutales, etc. La falta de equilibrio depende de la altura de la planta y el peso de los frutos. El resultado es el vuelco de las plantas.

Superposición de goteros Dada la densidad de las plantas y de sus raíces dentro de la hilera, es indispensable crear una franja continua de suelo libre de sales, o sea, que debe haber una superposición (o interferencia) entre bulbos de humedecimiento adyacentes. De esta manera las sales son lavadas hacia la periferia de la franja húmeda y no perjudican a las plantas. En frutales recién plantados la situación es diferente. Una superposición de goteros implica un consumo innecesario de agua, mientras que las raíces aún no están suficientemente desarrolladas. En tales casos se aconseja aumentar progresivamente el número de goteros de acuerdo al desarrollo del árbol y de su zona radicular. 2.1.3. VENTAJAS E INCONVENIENTES (Ver Primera Unidad) Ventajas del riego por goteo -Considerable ahorro de agua y mejor utilización de ella (uniformidad del riego) -Posibilidad de regar cualquier tipo de terreno (accidentado, desnivelado o pobre) -Utilización de cualquier tipo de agua -Aumento en la producción y calidad del producto -Disminución de malezas -No altera la estructura del terreno (no erosiona) -Se puede fertilizar y desinfectar por medio del riego -No moja el follaje ni los troncos lo que reduce el riesgo de enfermedades a la planta Desventajas -Alto costo inicial de inversión. -Necesidad de gasto energético (electricidad, petróleo).

2.2. TIPOS Y COMPONENTES PRINCIPALES 2.2.1 TIPOS DE RIEGO LOCALIZADO MÁS COMUNES 

Riego por goteo: el agua se aplica en la superficie del suelo a través de goteros, tuberías emisoras o sistemas integrados, con caudales menores a 16 litros por hora (L/h), normalmente 4 ó 5 L/h. El principal medio de propagación es el suelo.

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

Microaspersión fija: el agua se aplica con microjet, que sin rotar, pueden mojar en forma de abanico o chorro, el total o parte de la circunferencia que lo rodea, con caudales inferiores a los 200 L/h, siendo el aire el medio de distribución antes que el agua llegue al suelo.



Microaspersión rotatoria: el agua se aplica con microaspersores, que giran mojando el total o parte de la circunferencia que los rodea. Los caudales emitidos son inferiores a 200 L/h y el medio de distribución antes que el agua llegue al suelo es el aire.



Riego por cinta: es una tubería de polietileno de pequeño espesor que cada cierta distancia lleva canales de flujo turbulento que emiten agua a tasas de 4 ó 5 L/h/m. Trabajan a presiones inferiores al resto de los emisores de microirrigación, duran una o dos temporadas y son de menor costo inicial.

2.2.2 COMPONENTES PRINCIPALES Y DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE MICROIRRIGACIÓN

Un sistema de riego localizado está compuesto de varias partes. Se pueden distinguir: fuente de agua, estación de bombeo, sistema de filtrado, equipos de aplicación de fertilizantes, unidad de riego, tuberías principales, secundarias y terciarias, laterales y emisores, dispuestos como se muestra en la Figura

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El agua de riego debe entrar en el sistema dotada de la presión necesaria para hacer funcionar correctamente la instalación. El agua entra al cabezal donde hay elementos de filtrado y tratan el agua, de aquí pasa a la red de distribución y de aquí llega a los emisores. En los sistemas de riego localizado nos encontramos con niveles de tecnificación y tamaños muy variables atendiendo a la inversión que pueda soportar el cultivo. Es importante destacar que el uso de materiales fiables y de buena calidad siempre son rentables a largo plazo. Así además reducimos el riesgo de que la instalación no funcione según esté diseñada. a) EL CABEZAL DE RIEGO LOCALIZADO Llamamos cabezal de riego al conjunto de elementos destinados a filtrar, tratar, medir y suministrar el agua a la red de distribución.

Contamos con un grupo de bombeo que dota al agua de la presión necesaria para alcanzar el punto más alejado de la red. Puede formar parte del cabezal o estar alojado en un lugar independiente. Hay casos en los que el agua llega a la instalación a través de una red de riego a la demanda, con la presión suficiente, no siendo entonces necesaria la estación de bombeo. El sistema de filtrado es uno de los componentes principales del cabezal, y está compuesto por distintos tipos de filtros con los que se pretende eliminar las partículas y elementos que lleva el agua en suspensión y que pueden ocasionar obturaciones en cualquier parte de la red de riego, principalmente en los emisores. Otro elemento de vital importancia es el equipo de fertirrigación que añade fertilizantes o abonos, micro elementos, fitosanitarios, etc al agua de riego. b) SISTEMAS DE FILTRADO. La obturación de los emisores es uno de los problemas más importantes de los sistemas de riego localizado. Suele producirse por partículas minerales (arena, limo, arcilla), partículas orgánicas (algas, bacteria, restos de plantas o animales), y sales precipitadas que provienen de los fertilizantes añadidos, o las que están presentes en el agua de riego. Si se producen obturaciones, el costo de mantenimiento de la red será mayor, la duración de los componentes de la instalación se verá reducida y el agua de riego se aplicará con mayor uniformidad. Para evitar las obturaciones se colocan una serie de filtros en el cabezal. Si el agua de riego viene cargada con gran cantidad de sólidos en suspensión, entonces hay que realizar un prefiltrado a la entrada del

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_______________________________________________________________________________ cabezal. Para realizar el prefiltrado se utilizan uno o más hidrociclones, pero si el agua llega sin presión al cabezal entonces se utilizan los depósitos de decantación.

Una vez que las partículas más gruesas se han eliminado, el agua pasa por el equipo de filtrado y queda lista para su distribución por la red (si hay equipo de fertirrigación, los inyectores añadirán antes los elementos que hayamos programado al agua de riego). Si el conjunto de filtros está en paralelo, la capacidad de filtrado será la suma de las capacidades de cada uno de ellos, y si están en serie será la del filtro de menos capacidad. Una vez conozcamos la capacidad de filtrado, sabremos cuantos filtros hay que instalar en paralelo o en serie atendiendo al caudal que va a circular por la red. Los filtros más usuales en un equipo de filtrado son: Filtros de separación o hidrociclones. Trabajan por el principio de la centrífuga y separan a las partículas más pesadas que el agua, por diferencia de peso específico. Muy efectivos para la separación de grava y arena. Filtros de arena o grava (absorción). Se usan fundamentalmente para retener las partículas orgánicas en suspensión. Son depósitos llenos de arena o grava por la que circula el agua, dejando las partículas por absorción (algas, sulfatos y arcilla). Tienen una gran capacidad de acumulación de suciedad.

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_______________________________________________________________________________ Filtros de malla. Retienen todo tipo de sólidos en suspensión. Las impurezas se retienen en la superficie de unas mallas dotadas de orificios de pequeño tamaño, fabricadas en material no corrosivo (acero, plástico). Están especialmente indicados para la retención de partículas de origen mineral, ya que la materia orgánica con estructura fibrosa, suele colarse con relativa facilidad a través de los orificios de la malla. Estos filtros deben ser capaces de retener partículas cuyo tamaño sea superior a 1/8 del diámetro de mínimo de paso del emisor que se piensa instalar.

En cualquier instalación de riego localizado se debe disponer de al menos un filtro de mallas o anillas de riego localizado, para retener las partículas de origen mineral que puedan llevar el agua en suspensión.

Los filtros de malla están constituidos por un cuerpo cilíndrico que aloja en su interior un cartucho de malla, que puede tener diferentes tamaños de orificios, a través del cual circula el agua que se pretende filtrar. El grado de filtración depende de la densidad de perforación, el área activa (libre), la forma y la distribución de las perforaciones.

Existen filtros de malla de distintas formas y dimensiones (en "V" en "Y" en "L", de doble cuerpo, etc.). El agua penetra en el mismo y pasa a la cámara interior del cartucho. AL atravesar la pared del cartucho, las partículas cuyo tamaño es mayor que el de los orificios de la malla, quedan retenidas, acumulándose en el interior. La colmatación del filtro de mallas se produce de forma gradual, dejando cada vez una menor superficie para el paso del agua y aumentando por lo tanto las pérdidas de carga que produce. La limpieza del filtro se realiza abriendo la válvula de la parte inferior del filtro, por donde saldrá el agua arrastrando las impurezas retenidas. se puede realizar una limpieza mas a fondo del mismo desmontándolo y limpiando el cartucho con agua a presión o con un cepillo. Existen otros modelos donde la limpieza puede ser diferente.

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Las mallas que se colocan en el interior del filtro pueden ser de materiales y características diferentes (acero inoxidable o de plástico (poliéster, nylon, etc.). El parámetro que comúnmente se utiliza para evaluar la capacidad de retención del filtro es el número de mesh, que se define como el número de orificios por pulgada lineal, contados a partir del centro de un hilo, así se dice una malla de 120 mesh o 120 orificios.

En la definición se puede observar que el número de mesh se puede observar que no se refiere en ningún caso al tamaño, sino al número de orificios. Dos cartuchos con el mismo número de mesh pueden presentar tamaños de orificio diferentes, según la malla esté construida en uno u otro material, en función del grosor de los hilos que lo constituyen. Los hilos de acero son mas finos que los de de plástico, por lo que a igualdad de mesh, los orificios de malla de acero son mayores que los de plástico.

El número de mesh puede ser por lo tanto, un dato orientativo sobre la capacidad de filtrado de una malla, pero bajo nuestro punto de vista resultaría mas recomendable la adopción de la luz de la malla (tamaño del orificio expresada en mm) como parámetro para definir la capacidad de retención del filtro, evitándose las posibles confusiones a que pueda dar lugar el empleo del número de mesh.

Para mallas de acero inoxidable se puede dar la siguiente tabla, que relaciona el tamaño de los orificios con el número de mesh. Las mallas estándar son las comprendidas entre 100 y 200 mesh.

Nº DE MESH

ORIFICIO (

Nº DE MESH

ORIFICIO (

3,5

5600

32

500

4

4750

35

425

5

4000

42

355

6

3350

48

300

7

2800

60

250

8

2360

65

212

9

2000

80

180

10

1700

100

150

12

1400

115

125

14

1180

150

106

16

1000

170

90

20

850

200

75

24

710

250

63

28

600

Para mallas fabricadas en otros materiales se debe consultar a los fabricantes de los cartuchos acerca de la luz de paso de la malla. En las mallas fabricadas en otros materiales, por ejemplo nylon, no se pueden citar

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_______________________________________________________________________________ valores exactos, pues el porcentaje de huecos depende del grosor del nylon utilizado por cada fabricante. No obstante hemos comprobado que hasta 120 mesh tienen aproximadamente las mismas características que si fueran metálicas. Otra característica a tener en cuenta a la hora de la elección del filtro a instalar es la superficie neta de filtrado, o área vacía An ó Av.

A e = p.At

Ae = Área efectiva (la ocupada por los orificios). P = Porcentaje en superficie de los orificios. At =Área total.

Los fabricantes deben informar del valor de "p". Para mallas metálicas entre 50 y 200 mesh, p es prácticamente constante y vale 0.34. (Podríamos tomar el mismo valor para mallas de nylon hasta 120 mesh.

Al área efectiva hay que descontar la superficie obturada por el soporte. La diferencia es el área neta efectiva (An), que es la que interviene en el diseño de un filtro de mallas, como veremos mas adelante. El área efectiva de un filtro de malla debe ser como mínimo 2,5 veces mayor que la correspondiente a su diámetro nominal. Para calcular An hay que conocer las características geométricas del soporte. De forma aproximada y generalmente del lado de la seguridad, se puede descontar un 10% del área efectiva, lo que equivale a la expresión siguiente: An = 0,9.p.At La elección del modelo de filtro, así como la determinación del momento para la limpieza, se hace en función de las pérdidas de carga que produce. Un filtro de malla limpio debe presentar, para su caudal de funcionamiento, unas pérdidas de varga del orden de 2 m.c.a. y se debe proceder a la limpieza del mismo cuando las pérdidas de carga que se produzcan en la red sean de unos 4-6 m.c.a. Si se permiten mayores pérdidas de carga el filtro pierde eficacia y se puede llegar a romper la malla. Esta cifra de 4-6 m.c.a. es la que hay que tener en cuenta en el cálculo de la instalación (bombas, etc.). En la elección de un filtro de malla hay que determinar la superficie de la malla y el tamaño de los orificios, es decir su número de mesh. Para esto último un criterio usado comúnmente es que el tamaño del orificio sea aproximadamente 1/7 del menor diámetro de paso del gotero, valor que se puede elevar a un 1/5 en el caso de microaspersión. Ello es debido, además de la posible entrada de una partícula por su dimensión menor, a que se pueden aglutinar partículas una vez que hayan superado el paso a través de las mallas. El empleo de mallas mas finas no es recomendable porque aumenta la frecuencia de las limpiezas y los problemas potenciales que acompañan a la colmatación de las mallas. En la siguiente tabla se muestran las mallas de acero recomendadas según criterio 1/7. Los filtros de malla pueden clasificarse también en tres tipos:

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_______________________________________________________________________________ VERTICALES: Con orificio de entrada y salida a 90º, las tomas roscadas de 2" y 3", cartuchos de PVC con la malla por el exterior para facilitar su limpieza manual, pudiéndose lavar sin desmontar.

INCLINADOS: Fabricados en Y, desde 2" y 3" (malla exterior) y desde 4" a 10" (malla interior), inclinación a 30º y 45º, según modelo.

HORIZONTALES: Tipos en L para grandes caudales, con malla estándar para goteo: tipo para pívot con malla estándar de 1,5 de luz y automáticos en U con proceso de autolavado automático, desde 3" a 12", con presostato diferencial y mecanismo interno con boquillas aspiradoras. Filtros de anillas. Tienen la misma función que los filtros de malla pero aquí las impurezas quedan atrapadas entre unas anillas ranuradas que se encuentran agrupadas y ajustadas unas con otras en un cartucho insertado en la carcasa del filtro.

.

Actualmente existen en el mercado filtros de mallas o anillas autolimpiantes que incluyen un mecanismo de inversión del flujo y aprovechan la misma presión del agua para expulsar la suciedad a un circuito de drenaje. UTILIDAD Y FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE FERTIRRIEGO La fertirrigación es una práctica imprescindible cuando se riega de manera localizada. Consiste en la distribución de fertilizante a través del agua de riego. El sistema de fertirrigación se coloca después del sistema de filtrado basto (hidrociclón o arena) y antes de la unidad de filtro de mallas o anillas. Los equipos de fertirrigación más usados son: 

Tanques de fertilización: Son depósitos conectados en paralelo a la red de distribución. El fertilizante se incorpora al agua por diferencia de presión entre la salida y la entrada.

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_______________________________________________________________________________ 

Inyectores tipo Venturi: Consiste en un tubo conectado en paralelo a la tubería principal con un estrechamiento donde se produce una succión que hace que el fertilizante pase a la red.



Inyectores: Son dispositivos que introducen la solución contenida en un depósito accionados por una bomba eléctrica o hidráulica.

Los tanques Son baratos pero presentan problemas de uso por su poca uniformidad de aplicación. Son depósitos de distinta capacidad (normalmente 50-150 litros) con la solución nutritiva en su interior. Para su funcionamiento se deriva una cantidad de agua de la red principal y se hace pasar por el interior del tanque, el agua se va mezclando con el fertilizante y, arrastrando parte de este, se incorpora de nuevo a la red principal. Con el paso del agua la concentración disminuye, es decir, el fertilizante no se aporta en cantidad constante con el tiempo. Los inyectores Venturi, Por su parte, son unos dispositivos muy sencillos que no requieren energía para su uso y además proporcionan el abono de forma constante a la red de riego. Sin embargo generan una gran pérdida de carga en la tubería donde se instalan, del orden de 0,7 a 1 kg/cm 2, lo que limita su uso si se dispone de poca presión en la red. Los inyectores eléctricos o hidráulicos Inyectan (mediante una bomba conectada al motor) la solución nutritiva contenida en un depósito que no está conectado a la red y por lo tanto no está sometido a presión. Mantienen una concentración constante de fertilizante en el agua de riego que puede ser seleccionada con un dosificador acoplado al inyector. Para automatizar el fertirriego se utilizan los llamados inyectores proporcionales o las baterías de venturis controladas por electro válvulas que, aún cuando el caudal sea diferente en distintas unidades de riego, aplican la misma cantidad de abono, manteniendo una concentración constante en todo el sistema. Son muy útiles cuando se buscan concentraciones muy precisas (por ejemplo en cultivos de invernadero con alto valor económico y cultivos sin suelo y/o hidropónicos). Los inyectores proporcionales pueden contar con varias salidas para incorporar distintos tipos de fertilizantes e incluso otro tipo de productos como ácidos pesticidas, etc. UTILIDAD Y FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE FILTRADO

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_______________________________________________________________________________ Si el agua proviene de un pozo. Lo normal es que no lleve algas en suspensión (por no recibir directamente la luz solar), no siendo entonces necesario disponer de un filtro de arena. Sin embargo el agua puede llevar partículas de arena o limo por lo que deben colocarse uno o varios hidrociclones a la entrada del cabezal. NOTA: Las pérdidas de carga en los hidrociclones están al torno a los 0.3 - 0.5 kg/cm 2 y se mantiene constante en el tiempo sin depender de la suciedad que se haya acumulado. Es el único filtro que no debe sobredimensionarse para que el agua alcance la velocidad adecuada y la limpieza se realice eficazmente. A continuación del hidrociclón se instala el equipo de fertirrigación (si no es necesario un filtro de arena) y posteriormente van los filtros de anillas o mallas. Este orden debe ser invariable para que los filtros de mallas o anillas retengan los precipitados o impurezas del abono. Los filtros de mallas y anillas, cuando están limpios generan una pérdida de carga en torno a los 0.2 – 0.3 kg/cm2. Normalmente se colocan dos manómetros a la entrada y salida del filtro o de la batería de filtros y se ejecuta la limpieza cuando la diferencia entre ambos es de 0.5 kg/cm 2. La limpieza de ambos tipos de filtros se realiza desmontando el equipo, es decir abriendo la carcasa, extrayendo el elemento filtrante (malla o anillas) y lavándolas con agua a presión y con un cepillo. Existe la posibilidad de automatizar la limpieza mediante sistemas de contralavado, en el que el flujo de agua se invierte arrastrando toda la suciedad hacia el exterior.

Si el agua procede de un embalse o deposito. En estos casos lo más probable es que el agua tenga contacto con la luz solar y por tanto lleve algas, bacterias y otras sustancias orgánicas en suspensión, pero que no tenga cantidades importantes de arenas o limos en suspensión ya que estos, si se hace un buen manejo del agua se habrán depositado en el fondo del agua. Por lo tanto, no serían necesarios los hidrociclones, pero si será imprescindible colocar uno a más depósitos de arena a la entrada del cabezal, que eliminarán además parte de los limos y las arcillas que están en suspensión. Los filtros de arena cuando están limpios generan una pérdida de carga de 0.1 – 0.35 kg/cm 2. Tienen gran capacidad de acumulación de suciedad y su lavado debe realizarse cuando la diferencia de presiones entre la salida y la entrada del filtro alcance como máximo 0.5 – 0.6 kg/cm2.

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La arena a utilizar debe ser silícea, uniforme y con un tamaño igual al del paso del agua en el emisor, con objeto de retener partículas de ese tamaño que pudieran provocar obturaciones. Los filtros de arena no pueden instalarse después del equipo de fertirriego para evitar la proliferación de microorganismos en la arena. Para limpiar estos filtros es preciso invertir el flujo del agua en uno de los filtros de forma que entra por abajo, arrastra toda la suciedad y sale por arriba desaguando por un circuito auxiliar. Es conveniente utilizar dos filtros de arena de menor capacidad, colocados en paralelo, que uno solo con el doble de capacidad. De esta manera, el agua filtrada por uno de los filtros se utiliza para limpiar el otro. La operación de lavado además de limpiar la suciedad de la arena, sirve para removerla y evitar que se compacte o se formen grietas. Después del sistema de fertirrigación deben disponerse filtros de anillas o malla para retener las posibles sales que precipiten que se forman al mezclar los fertilizantes con el agua. Además es bastante conveniente colocar al menos un filtro de mallas o anillas en determinados puntos de la instalación para eliminar posibles suciedades que se acumulan a medida que el agua circula por las tuberías o piezas especiales. Por ejemplo deben colocarse al inicio de las tuberías secundarias o de las terciarias. No obstante siempre después de un filtro de arena, se dispondrá uno de malla o de anillas. 2.2.3. ELEMENTOS DE LA RED DE RIEGO En las instalaciones de riego localizado existen una serie de elementos con funciones muy diversas y distintos tipos de accionamiento (mecánico, hidráulico o eléctrico) que permiten manejar y realizar el riego de forma adecuada. Básicamente se trata de elementos de medida de control y de protección. Es muy importante conocer su función y la forma en que trabajan para colocarlos en los lugares apropiados, saber interpretar la información que suministran y en consecuencia realizar los cambios oportunos. Por la configuración y modo de manejo de las instalaciones de riego localizado, la aplicación del agua necesaria a cada una de las unidades de riego es una de las operaciones en las que se invierte mayor cantidad de tiempo. Por ello, utilizando determinadas combinaciones de elementos de medida y de control, se pueden realizar algunas de tales operaciones de forma automática. Asimismo, dependiendo de la complejidad de la instalación de riego y de los elementos del sistema de automatismo, el grado de automatización será mayor o menor. a) Elementos de Medida Los más usuales suelen destinarse para medir el caudal o el volumen de agua que pasa por un determinado punto de la instalación o bien la presión en cualquier punto del sistema. Son imprescindibles en las instalaciones de riego localizado. Medidores de caudal.

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_______________________________________________________________________________ Los medidores de caudal o caudalimetros son elementos utilizados para medir la cantidad de agua que pasa por un punto en la unidad de tiempo. También son útiles para descubrir la existencia de obturaciones, roturas o fugas. Además los contadores de volumen, normalmente llamados contadores, permiten realizar un riego controlado, ya que podremos saber la cantidad de agua que se ha aplicado independientemente del tiempo que se este regando. Los medidores de caudal o volumen más usados son los de turbina y los rótametros. Los medidores de turbina se basan en el movimiento de una rueda de paletas que se inserta en la tubería, de forma que cada giro de la rueda implica un volumen de agua determinado que se va acumulando en un medidor. Los medidores de turbina más usados son los denominados Woltman, que son bastante precisos. Suelen fabricarse para medir el volumen en tuberías con diámetros entre 50 y 300 milímetros y producen una pérdida de carga o diferencia de presión entre la entrada y la salida del contador entre 0.1 y 0.3 kg/cm2.

Por su parte los rotámetros miden caudal instantáneo, o sea, la cantidad de agua que pasa en cada momento. Están formados por un flotador fabricado normalmente en acero inoxidable, que se mueve hacia arriba o hacia abajo "flotando" mas o menos según sea el caudal, que se puede medir en una escala graduada. Suelen medir un intervalo muy amplio de caudales, desde 1 hasta 25,000 litros por hora. Además de estos medidores de tipo mecánico, existen en el mercado algunos contadores electromagnéticos y de ultrasonidos, muy precisos pero muy caros, aunque si se desea automatizar el riego por volúmenes son muy recomendados. La instalación de estos elementos es conveniente realizarla en lugares alejados de puntos de la red donde existan piezas especiales como codos, tes o válvulas, con objeto de que no provoquen alteraciones del flujo del agua y proporcionen una medida errónea. Medidores de presión Con los medidores de presión podemos saber si algún componente está siendo sometido a presiones de trabajo mayores de las nominales y tiene por tanto riesgos de rotura. También podemos localizar pérdidas de carga excesivas (por ejemplo en un filtro muy sucio que necesita una limpieza) o si por el contrario hay una presión insuficiente para que un elemento trabaje correctamente (por ejemplo un ramal de goteros donde no hay suficiente presión para que los emisores goteen). Los elementos que miden la presión se llaman manómetros, y los más utilizados son los llamados tipo Bourdon, que tienen un funcionamiento mecánico. Es imprescindible medir la presión, como mínimo, a la salida del grupo de bombeo (para saber la presión de entrada de la instalación), y a la entrada y salida de filtros. Además es aconsejable medirla en la entrada de las unidades de riego y de las tuberías terciarias.

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_______________________________________________________________________________ Muchas veces lo que más interesa es conocer la diferencia de presiones entre dos puntos o mas de la red, por ejemplo a la entrada y salida de un filtro para determinar el momento de su limpieza.

b) Elementos de control Regulador de presión. Los reguladores de presión se utilizan para regular y controlar presión a partir del punto donde se instale. Con estos reguladores podemos evitar sobrepresiones que pudieran romper tuberías, emisores etc. Normalmente regulan presiones entre 0.2 y 8 kg/cm2.

Es muy importante colocar un regulador de presión a la entrada de cada subunidad de riego para mantener la presión constante durante el funcionamiento de los emisores. Su uso es mas importante cuanto más accidentado sea el terreno y mayores las diferencias de presión en distintos puntos de la instalación. Reguladores de caudal. Se utilizan para dejar pasar un caudal determinado. Es muy conveniente colocar un regulador de caudal a la entrada de cada unidad de riego para que pase solo la cantidad de agua que se desea hacia las terciarías y laterales. Los más usuales son los de diafragma, que regulan caudales entre 2 y 50 litros por segundo. Su funcionamiento se basa en un diafragma de material elástico que se deforma abriendo o cerrando la sección de paso y dejando pasar por tanto solo el caudal nominal.

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Válvulas Controlan el paso del agua en una tubería. Se clasifican según el tipo de accionamiento (automático o manual). Fuera de esta clasificación están las válvulas antiretorno que impiden que se invierta el flujo y de esta manera, por ejemplo, que se invierta el giro de la bomba (que podría dañarla seriamente). Válvulas de compuerta: Cierra con una compuerta que se mueve de arriba a abajo moviendo un volante. Son útiles para aislar zonas de la instalación. Provocan pocas pérdidas de carga cuando están totalmente abiertas. No sirven para regular el caudal. Suelen fabricarse de 1/2 a 1 pulgada.

Válvulas de mariposa: El elemento de cierre es un disco o lenteja vertical el mismo diámetro que la tubería. La pérdida de carga en apertura total es muy pequeña. Se utiliza para aislar zonas y para regular el caudal. Los diámetros comerciales varían entre 1 pulgada y 2 metros. Válvulas de bola o esfera: Consistente en un esfera a la que se le ha taladrado un cilindro. Al girar la llave se pone el cilindro en la dirección o no del paso del agua. Se utiliza para apertura o cierre total y no para regulación de caudal. Se usan en pequeños diámetros (no mas de 3 pulgadas). Válvulas hidráulicas: Abren o cierran totalmente el paso del agua mediante un pistón cuando reciben una presión generada por una señal hidráulica. Si esta presión cierra la válvula se denomina normalmente abierta y si por el contrario la abre, se llama normalmente cerrada. Lógicamente si el riego se va extender durante muchas horas al día se elegirán válvulas normalmente abiertas y si son pocas horas, normalmente cerradas. Los diámetros comerciales varían de 1 a 16 pulgadas.

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Válvulas volumétricas: Se trata simplemente de una válvula hidráulica a la que se le incorpora un contador tipo Woltman. Llevan un selector donde se indica manualmente el volumen de agua que se quiere aplicar. Cuando el contador alcanza el volumen indicado, se produce la señal hidráulica que cierra la válvula. Electroválvulas: Válvula hidráulica a la que se le incorpora un dispositivo electromagnético que acciona el mecanismo que produce la señal hidráulica para cerrarla. Son necesarias cuando se automatiza el riego, siendo el programado quien acciona la electroválvula con un impulso eléctrico. También pueden ser normalmente abiertas o cerradas, pero cuando están accionadas consumen energía. Para evitar grandes pérdidas de agua se instalan las electroválvulas tipo LACH (que solo consumen cuando abren o cierran).

c) Elementos de Protección Protegen los elementos de sobrepresiones o depresiones. Normalmente coinciden con la apertura y cierre de válvulas, puesta en marcha de bombas etc. Aunque hay diversos tipos de mecanismos, los más utilizados en riego localizado son las ventosas y los calderines. VENTOSAS Son dispositivos que se instalan en las conducciones de agua para introducir o evacuar el aire. Se clasifican en: Purgadores o ventosas monofuncionales: Se encargan de eliminar el aire que se acumula en las conducciones durante un funcionamiento normal Ventosas bifuncionales: Sirven tanto para la evacuación del aire acumulado en las tuberías durante su llenado, como para la introducción de este durante su llenado.

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_______________________________________________________________________________ Ventosas trifuncionales: Realiza las tres funciones antes descritas, es decir, purgar, admisión y expulsión de aire en las tuberías.

Las ventosas evitan sobrepresiones de las tuberías durante el llenado y depresiones durante el vaciado. En ocasiones se producen bajadas de presión que quedan por debajo de la atmosférica y que pueden producir el aplastamiento de las tuberías. En estos casos las ventosas permiten la admisión de aire que funciona a modo de colchón. En general deben instalarse en los siguientes lugares dentro de una instalación de riego localizado: 

Puntos altos de la instalación.



Tramos largos con pendientes uniformes.



Cambios de pendientes en las conducciones.



Salidas del grupo de bombeo.

CALDERINES. Son depósitos metálicos de diferentes tamaños y forma (normalmente cilíndricos) que contienen en su interior aire y agua a presión). Alivian la presión del sistema cuando esta sube demasiado, haciendo que el agua de la red entre en el calderín y el aire que hay en su interior se comprima (trabaja haciendo un efecto de amortiguación de la presión). Si por el contrario la presión en la red disminuye, el aire que está comprimido en el interior del calderín empuja al agua logrando así reestablecer la presión adecuada. Existen dos tipos de calderines, los de contacto, en los que el agua y el aire ocupan un solo espacio; y los de vejiga, en los que el aire está confinado en una bolsa elástica y no entra en contacto con el agua. Los primeros son más recomendados cuando se trabaja con grandes volúmenes, pero es necesario disponer de un compresor para mantener el aire comprimido en el interior del calderín.

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_______________________________________________________________________________

d) AUTOMATISMO El grado de automatización de una instalación es tan variable que puede oscilar desde un nivel denominado "cero", en el que la apertura y cierre se realiza de una manera manual, hasta un nivel de automatismo total, en la que la puesta en marcha de los diferentes elementos se realiza según las medidas de sensores que determinan la necesidades de agua de las plantas y miden y corrigen instantáneamente determinados parámetros de calidad del agua (conductividad y pH). El control del riego de forma automática se puede realizar por tiempos (las válvulas cierran el paso de agua tras un periodo de tiempo) o por volúmenes (las válvulas cierran tras haber pasado una cantidad de agua determinada). Automatización por tiempos. Es una forma muy simple de automatización que se basa en determinar el tiempo que tiene que durar el riego teniendo en cuenta la dosis necesaria, el marco de los emisores y el caudal que suministra cada emisor.

Se requieren programadores. La automatización por tiempos no garantiza que el aporte de la dosis de agua sea la determinada para el cultivo, sino que esta regando un tiempo preestablecido. Si las condiciones de presión, caudal etc., se mantienen, posiblemente este cerca de esta dosis, pero si estas condiciones varían a lo largo del riego, también variará la dosis aplicada.

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_______________________________________________________________________________ Automatización por volúmenes. Con esta forma de automatización, el paso de agua se corta cuando ya ha pasado el volumen de agua que es necesario para el riego. Se requieren válvulas de accionamiento automático (hidráulicas, volumétricas o electroválvulas) y en algunos casos un programador de riegos. Dependiendo del tipo de los elementos que se utilicen se pueden conseguir distintos niveles de automatización. Nivel 1. Cada unidad de riego lleva asociada una válvula manométrica que inicialmente está cerrada y en la que se ha seleccionado la cantidad de agua que se desea que pase hacia cada unidad. La primera válvula se abre manualmente y se cierra automáticamente cuando se llega al volumen deseado. A continuación se abre de forma manual la segunda válvula volumétrica que se cerrará al pasar el volumen predeterminado. De contar con más unidades se procedería igual.

Nivel 2. De igual forma cada unidad de riego tiene en cabecera una válvula manométrica, pero la primera está conectada a la segunda, ésta a la tercera y así consecutivamente. La primera válvula se abre manualmente y cuando ha pasado el agua deseada se cierra y envía una señal hidráulica por un tubo de conexión a la segunda, que se abre y empieza a dejar pasar el agua. Esta actuará de forma similar y tras cerrarse abrirá la tercera y así sucesivamente.

Si las unidades de riego son muy grandes, es necesario disponer de válvulas volumétricas de gran diámetro, que en general son muy caras. En estos casos es frecuente efectuar el riego con satélite, en el que la unidad de riego tiene una válvula volumétrica que deja pasar agua a una sola subunidad, pero que está conectada a

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_______________________________________________________________________________ válvulas hidráulicas dispuestas al principio del resto de las subunidades de esa unidad. Así las volumétricas podrán ser mas pequeñas y baratas, reduciendo e costo del automatismo. Solo hay que accionar manualmente la volumétrica de la unidad 1 y automáticamente se conectan sus hidráulicas asociadas. Cuando la volumétrica cierra, se cierran las hidráulicas y se transmite la señal a la válvula manométrica de la siguiente unidad y continua el proceso. Nivel 3. Es el sistema más avanzado de automatización usando válvulas y programadores. También se le conoce como programación electrónica por volúmenes. El elemento que ejecuta y coordina todas las operaciones de riego es el programador de riego enviando y recibiendo señales de los elementos de control y medidas. Automatización por ordenador. El ordenador consigue un grado total de automatización de la instalación, desde la limpieza de filtros, el control de la fertirrigación, programación automática según la demanda real del cultivo en tiempo real, ajuste de parámetros químicos del agua, etc. Requiere la instalación de sensores de todo tipo, de humedad del suelo, contadores, manómetros sondas de pH y CE, estaciones climáticas etc. El sistema es caro y por tanto solo se utilizan cuando es preciso dar riegos frecuentes con un control muy estricto de fertilización (cultivos de elevado valor económico).

2.2.4. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DE RIEGO LOCALIZADO

Para seleccionar microirrigación entre otros métodos existentes, como aspersión o superficial, se deben tener en cuenta una serie de factores: 

Disponibilidad de recursos hídricos: el riego localizado, si es diseñado, instalado y operado correctamente, permite una alta eficiencia de aplicación, por lo que es recomienda su uso cuando el agua es escasa.



Rentabilidad del cultivo: es una condición fundamental, puesto que la instalación de un sistema de riego localizado tiene un elevado costo inicial por hectárea. Sin embargo, en algunas situaciones puede ser más rentable que otro método de riego.



Topografía del sector: en terrenos con pendientes fuertes y con profundidades de suelo variables, resulta recomendable el uso del riego localizado.



Características del suelo: el movimiento del agua en el suelo está gobernado por su textura, estructura y grado de estratificación. Cuando la permeabilidad del suelo es excesiva (suelos muy arenosos) o escasa (suelos arcillosos), es recomendable el riego localizado para no comprometer la eficiencia de aplicación del agua.



Mano de obra: el riego localizado permite alcanzar altos niveles de automatización. Incluso si es operado manualmente, tiene la ventaja de exigir muy poca mano de obra, lo que lo hace recomendable cuando hay escasez o elevado costo de mano de obra.

También existen factores que influyen negativamente sobre la elección del riego localizado. Por ejemplo, en este tipo de riego sólo una parte del sistema radicular está más activo, lo que hace que se aproveche menos la fertilidad natural del suelo. Además, se requiere contar con empresas consultoras y comercializadoras con un servicio de posventa especializado, lo que no siempre ocurre. Finalmente, los operarios del sistema de

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_______________________________________________________________________________ riego localizado deben tener un nivel de preparación adecuado y una gran capacidad de asimilación y receptividad de nuevas tecnologías.

2.3. CONFIGURACION DEL SISTEMA Y RED DE TUBERIAS La red de distribución es la encargada de conducir el agua desde el cabezal a las plantas y está compuesta por tubería de Conducción y Líneas Emisoras. La tubería de conducción, se puede dividir en primaria (o matriz), secundaria y terciaria, y generalmente son de Polivinilo de Carbono (PVC). La tubería de PVC debe ir bajo tierra para evitar que la luz la destruya (cristalización), en tanto, en aquellas situaciones en que se deban dejar expuestas a la luz, deben pintarse con látex blanco, para evitar que se cristalicen. En lugares donde no se puedan realizar zanjas lo suficientemente rectas para instalar este tipo de tubería, debe reemplazarse por polietileno. Las líneas emisoras o laterales, son de polietileno y generalmente se colocan sobre el terreno, pudiéndose si colocarlas enterradas bajo algunas situaciones. En la Primera Unidad de estos Apuntes se hizo una descripción detallada de la Configuración del Sistema y de la Red de Tuberías. El costo de un sistema depende de las siguientes variables: -Tamaño del equipo -Grado de automatismo -Tipo de cultivo (Frutales, hortalizas, praderas, etc.) -Tipo de fabricación (industrial o artesanal) -Materiales utilizados (cintas o goteros)

2.4. TIPOS DE EMISORES O DISTRIBUIDORES DE AGUA (GOTEROS) Los emisores son dispositivos que controlan la salida del agua, desde las tuberías laterales y se caracterizan por reducir la presión del agua hasta prácticamente 0 m.c.a. Para seleccionarlos es necesario que cumplan con las siguientes características:        

Caudal relativamente bajo, pero uniforme y constante, siendo poco sensible a las variaciones de presión. Diámetro y velocidad de paso de agua, suficiente para que no se obture fácilmente. Fabricación robusta y poco costosa. Buena uniformidad de fabricación. Resistencia a la agresividad química y ambiental. Estabilidad de la relación caudal presión a lo largo de su vida. Poca sensibilidad a los cambios de temperaturas. Reducida pérdida de carga en el sistema de conexión.

Los emisores se pueden clasificar en tres grandes grupos: a b c

Gotero o Tubería de Goteo. Microaspersor o Microjet. Cintas o tuberías perforadas.

2.4.1 GOTEROS Estos emisores, corresponden al tipo de emisor más antiguo dentro de los sistemas de riego localizado, siendo por ende el más difundido. Existen distintos tipos de goteros, los cuales, se diferencian principalmente por la forma en que se incorporan a los laterales de riego y se describen en el Cuadro 1. Una característica general de estos elementos, es que el caudal de emisión varía al variar la presión de

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_______________________________________________________________________________ trabajo. Esta variación depende del modelo, del caudal para el que fue diseñado y del diámetro de la tubería en la que van incorporados. Sin embargo, actualmente existen en el mercado otras alternativas de estos goteros que son AUTOCOMPENSADOS, lo que significa que la variación del caudal es mínima al variar la presión de operación. Se recomienda este tipo de emisores en aquellos sistemas de riego que son diseñados en sectores con altas pendientes. Cuadro 1. Tipos de goteros Tipo

Descripción

Funcionamiento

En línea

Corresponden a los del tipo de Largo Conducto

“In – Line”

(microtubo, helicoidal y laberinto) que se insertan en la tubería, cortándola.

De botón

Corresponden a goteros que se insertan en una

“On-Line”

perforación que se realiza en una pared de la tubería de polietileno.

Integrados

Corresponden generalmente a goteros de Laberinto (sin cubierta) extruídos en la tubería.

La pérdida de carga, ocurre en un conducto largo y angosto por donde pasa el agua.

El tipo de funcionamiento, puede ser del tipo laberinto o bien de vértice

La pérdida de carga se produce por la tortuosidad del laberinto.

En la Figura 2.1, se muestran esquemas de los goteros En línea y de botón.

Figura 2.1. Goteros en línea y de botón

En la Figura 2.2, se presenta la curva caudal – presión para estos dos tipos de emisores, que son ambos de caudal nominal 4 L/hr.

Figura 2.2. Curva Caudal – Presión. Goteros autocompensados y no autocompensados

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_______________________________________________________________________________ En esta figura, se puede apreciar como aumenta el caudal de los goteros no autocompensados al aumentar la presión de operación. En tanto, en el caso de los autocompensados, sólo aumentan el caudal hasta que alcanzan una presión mínima de trabajo, manteniéndose después, en el caudal nominal. 2.4.2. MICROASPERSOR (MA) Y MICROJET (MJ) Los sistemas de riego, basados en el uso de este tipo de emisores, consisten en la aplicación del agua de riego como una lluvia de gotas a baja altura y distribuida en una superficie amplia. En muchos casos, presentan ventajas sobre los goteros, especialmente en aquellos cultivos de sistema radical superficial o en casos de suelos arenosos.

Figura 2.3. Microaspersor y Microjet En la Figura 2.3., se presentan los respectivos dibujos de cada uno de estos emisores. La diferencia entre estos emisores, es que los MA están compuestos por un dispositivo que rota aumentando el diámetro de mojamiento del emisor, en tanto en los MJ no disponen de piezas móviles. El rango de caudales en este tipo de emisores, fluctúa entre 25 y 120 L/hr, el que está determinado por el diámetro de la boquilla que tenga y por la presión de operación. Este último factor, afecta de igual forma al diámetro de mojamiento, generándose diámetros mayores a mayores presiones. Este último aspecto es de vital importancia al momento de definir un sistema determinado, para evitar así que se produzcan daños por enfermedades, en especial en plantas frutales por mojamiento del tronco. Al igual que en el caso de los goteros, existen alternativas de microaspersores para aquellos proyectos de riego que consideran la instalación en sectores con marcadas diferencias de pendiente, lo que genera diferencias de presión muy altas dentro de un sector de riego. Como estas diferencias de presión provocan importantes diferencias en el suministro de agua a las distintas plantas, es necesario utilizar microaspersores autocompensados. En el caso de estos últimos, el caudal que suministran estos emisores, está determinado sólo por la boquilla que tiene incorporada, siendo el rango de entre 20 y 95 L/hr. En tanto, el diámetro de mojamiento, está determinado por el tipo de rotador que incluye, generando diámetros de entre 3.5 y 8.0 m. 2.4.3. CINTAS DE RIEGO Este tipo de emisores es ampliamente utilizado en la producción de hortalizas y flores del país. Las cintas son fabricadas de polietileno y su durabilidad está en directa relación con el espesor del material empleado, que fluctúa entre 0.1 mm y 0.6 mm; y con los manejos de mantenimiento y limpieza que se realicen. Este tipo de emisores, se caracteriza por estar compuestos por dos conductos paralelos, uno principal (tubo de transporte) de donde el agua pasa a uno secundario (tubo de reparto) a través de un orificio que provoca una primera pérdida de carga; del conducto secundario el agua sale al exterior por un segundo orifico. El orificio que comunica los conductos principal y secundario lleva un pequeño filtro, en tanto que el conducto

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_______________________________________________________________________________ secundario presenta un canal regulador de flujo turbulento que produce la pérdida de carga final para la emisión del caudal especificado. En la Figura 2.4, se presenta un esquema de este tipo de emisores.

Figura 2.4. Cinta de riego El espaciamiento entre los orificios de salida varía entre 20 y 60 cm. La presión de trabajo está comprendida entre 5 y 10 m.c.a. (0.5 y 1 bar) y proporcionan caudales entre 0.8 y 9.5 litros por hora por metro lineal (L/hr/m); según la presión de operación, espaciamiento y tipo de orificios. Las cintas más utilizadas actualmente tienen orificios cada 20 cm y descargan un caudal de aproximadamente 5L/hr/m a una presión de trabajo de 7 m.c.a. Se usan cintas de riego o tuberías perforadas del tipo T-TAPE o BIWALL, entre otros. El metro lineal de cinta o tubería perforada oscila entre US$ 0.10- 0.20, mientras que una cinta con goteros cuesta el doble.

2.5. CRITERIOS DE DISEÑO El diseño de una instalación de riego localizado tiene suma importancia ya que de él dependerá el buen funcionamiento del sistema de riego. La clave para un buen diseño está en fijar el caudal, presión y uniformidad desde el principio e ir diseñando en consecuencia. Seguidamente debe realizarse un diseño agronómico del sistema donde se tiene en cuenta el tipo de suelo, las necesidades de agua del cultivo tanto en cantidad como en calidad, etc. Cuando un sistema de riego localizado está completado, éste se presta ya a muy pocas modificaciones, de aquí la importancia de prever desde un principio todos los detalles. El proceso de diseño se divide en dos fases: diseño agronómico del riego, donde determinamos la cantidad de agua que la instalación tiene que conducir con capacidad para el mes de máximas necesidades, y el diseño hidráulico donde se calculan las dimensiones y ubicación de conducciones y componentes para que puedan satisfacerse las necesidades agronómicas. 2.5.1 CRITERIOS DE DISEÑO AGRONÓMICO Es la parte más importante del proyecto de riego, ya que cualquier error aquí generará un sistema de riego inadecuado a lo que se precise, por ejemplo si se estiman unas necesidades de riegos menores a las reales, repercutirá en la producción, la calidad y podrían darse problemas de salinidad por falta de lavado de sales. a) Objetivos Efectuar el diseño agronómico de una instalación de riego localizado (microaspersión y goteo) para unas determinadas condiciones de agua - suelo - planta - atmósfera, caudal, disposición de emisores y marco de plantación. La estrategia planteada para optimizar el diseño ha sido la de minimizar los costos de instalación y de operación, distinguiendo dos posibles situaciones: 

Riego con goteros, tuberías de goteo o sistemas integrados, donde se distingue entre: 

Mojar el suelo alrededor de cada planta con un número entero de emisores por planta: se trata de hacer mínimo el número de emisores y máximo el intervalo entre riegos.

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_______________________________________________________________________________  

Mojar franjas continuas de suelo con un número entero o fraccionado de emisores por planta: se trata de minimizar el número de laterales por fila de plantas y el número de emisores por planta

Riego con difusores o miniaspersores, donde el procedimiento seguido es bien distinto y mucho más directo que cuando se usan los restantes tipos de emisores.

El diseño agronómico tiene como finalidad obtener los siguientes parámetros: 

Necesidades totales de riego (Nt) que la instalación es capaz de suministrar, con una eficiencia de aplicación óptima (Ea), durante el período de máximo consumo; consiguiendo, además, mojar el volumen mínimo de suelo (P) suficiente de acuerdo al clima, para un adecuado desarrollo del cultivo y un efectivo control de sales (salinidad y calidad del agua de riego)



Caudal (q) y número de emisores (e) por planta o unidad de superficie y su disposición correcta, en función de las propiedades físicas del suelo y de la dosis de riego a aplicar (D) y su frecuencia (f) o intervalo entre riegos (I).



Tiempo de aplicación por riego (ta).

b) Base Teórica b.1) Respecto a los parámetros de diseño b.1.1. Necesidades totales de riego (Nt) Son las necesidades netas (Nn) que deben mayorarse con la uniformidad de aplicación (CU), las pérdidas inevitables por percolación (K) y los requerimientos de lavados (LR). FORMULAS DE CÁLCULO DE Nt

Nt 

Nt 

Nn K .CU

,

Nn CU (1  LR ) ,

Si K < (1- LR)

(3.a)

Si K > (1- LR)

(3.b)

Donde: Nt = Necesidades totales de riego ó necesidades hídricas de los cultivos (NHC) estimadas para un período de tiempo idéntico al que se usará para predecir la Evapotranspiración de diseño en riego localizado (ETrl), que puede ser mm/día o mm/mes. Nn = Necesidades netas definidas por ETrl menos las aportaciones de agua al cultivo (además del riego) si las hubiere (precipitación efectiva, variación de humedad del suelo, etc.). K = Coeficiente que expresa las pérdidas inevitables por percolación. Puede usarse la inversa del coeficiente (f2) propuesta por JOBLING según el tipo de suelo (Ver Tabla 3.1) o la inversa de la relación de transpiración (Tr) propuesta por KELLER (Ver Tabla 3.2) para condiciones de buen manejo de riego en función de la profundidad de raíces y textura del suelo. Keller define Tr como la relación entre agua aplicada y el agua transpirada por la planta en la zona donde la ETrl es exactamente satisfecha. Keller también define una relación de transpiración estacional (Tr) en función de la zona climática, profundidad de raíces y textura del suelo (Ver Tabla 3.3) para riego por goteo. Cuando se emplean microaspersores se deberá añadir a estos valores 0.05 en climas húmedos y 0.10 en climas áridos. CU = Coeficiente de uniformidad adoptado (ver cálculo aparte). LR = Necesidad de lavado (ver cálculo aparte).

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_______________________________________________________________________________

PROCESO GENERAL DE DISEÑO

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_______________________________________________________________________________

FORMULAS DE CÁLCULO DE Nn

Nn  ETrl  ( Pe  Gw  w)

(3.c)

Donde: Pe = Precipitación efectiva, es decir la parte de la lluvia que puede ser utilizada por los cultivos (ver cálculo aparte). Gw = Aportaciones por capilaridad a la zona radicular, cuando hay una capa freática próxima (Gw0) w = Agua que el suelo puede haber almacenado procedente de lluvias, riegos anteriores, etc. y que la planta puede ir agotando para satisfacer sus necesidades (w 0) Etrl = Evapotranspiración de diseño en riego localizado que debe ser mayorada o disminuida con las pérdidas PORCENTAJE DE SUELO MOJADO CARACTERISITICAS DEL del SUELOdiseño de la instalación el o aportes adicionales deCULTIVO agua al suelo y cultivo. Definimos como FISICAS objeto de aportar agua al cultivo, de forma que el 25% de las plantas que menos agua reciba, satisfagan, como media, las necesidades estimadas. NECESIDADES NETAS DE RIEGO

ESTACIONAL Y EN MAXIMA DEMANDA Cuando no se disponen de datos de investigación o experimentación local, debe partirse de la CAUDAL Y NUMERO DE EMISORES EVAPOTRANSPIRACION DE CULTIVO (ETc) calculada por los métodos adecuados y aplicar la fórmula que CLIMA incluyan coeficientes correctores como los que se describen a continuación.

EFICIENCIA TEORICA DE APLICACION

FORMULA DE GOLDBERG, GORNAT y RIMON (1976) ETrl = 0.6 ETc ETrl = 0.7 Ev tanque

TIEMPO DE APLICACIÓN POR RIEGO

(3.d) (3.e)

NECESIDADES TOTALES DE RIEGO ESTACIONAL Y EN MAXIMA DEMANDA

Se usarán los coeficientes reductores cuando las plantas son pequeñas. CULTIVOS ANUALES: 1º fase (0.25), 2º fase (0.50 ), 3º fase (0.75) y 4º fase (1.00) FRECUENCIA DE RIEGOS DOSIS DE RIEGO CULTIVOS PERMANENTES: 1er año (0.25), 2º año (0.50), 3er año (0.75) y siguientes (1.00) FORMULA DE ALJIBURI, MARSH y HUNTAMER (1974) para California (USA) ETrl = 0.6 F x Ev tanque (3.f) CARACTERISITICAS DEL AGUA Donde: ELECCION DEL TIPO DE EMISOR F = Coeficiente para cobertura del cultivo F = 1 para un 75% de cobertura F > ETc, con una variación lineal. PRACTICAS DE CULTIVOS

FORMULA DE SHEARER et al (1979) ETrl = KA Ev tanque

DISPOSICION DE LATERALES

(3.g)

TOPOGRAFIA

Donde ETrl se expresa en litros LIMITES DE UTILIZACION DEL PROYECTO K = Coeficiente de cultivo para riego por goteo (K 20% para cultivos ampliamente espaciados, en zonas de alta precipitación y suelos de textura media o arcillosa, donde el riego se aplica durante los períodos de sequía (generalmente cortos). P = 33 a 50% en zonas de baja precipitación.

SITUACION DEL VOLUMEN DE SUELO MOJADO La localización adecuada de las zonas húmedas respecto a la planta, se realiza a través de la disposición de líneas laterales y de la situación de los emisores en ella. 

DISPOSICIÓN DE EMISORES Y LINEAS LATERALES (Ver Fig. 2.5)

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_______________________________________________________________________________



Fig. 2.5: DISPOSICION DE LOS EMISORES Y LINEAS LATERALES SITUACIÓN DE LOS EMISORES:



Cultivos con marco de plantación amplio. En climas áridos: - Solape de dos bulbos consecutivos = 10 al 20% - En cultivos permanentes con alta densidad de plantación se debe hacer disposiciones simple y doble línea lateral. - En cultivos de marco amplio, se prefieren las disposiciones en zig zag o el uso de emisores multisalida.



Cultivos con alta densidad: Se debe mojar franjas continuas que coincidan con la hilera (s) de plantas dejando secos espacios entre filas o grupos de ellos. Usualmente ‘‘dp’’ es diferente de ‘‘de’’

El valor de porcentaje mojado más apropiado depende del tipo de cultivo (frutales, cultivos herbáceos), clima (húmedo, árido) y del tipo de suelo. Se recomiendan los siguientes valores: 

Cultivos frutales de marco de plantación amplio: 25%-35% variando desde el valor inferior al superior al aumentar la aridez del clima y cuanto más ligera sea la estructura del suelo.



Cultivos de plantación de marco medio (distancia entre plantas inferior a 2.5 m): Del 40% al 60%, variando según la misma relación anterior.



Cultivos de marco de plantación reducido (hortícolas, florales, cultivos herbáceos en general): El porcentaje de suelo mojado que se les asigna a estos cultivos está comprendido entre un 70% y un 90% pudiendo variar en algunas ocasiones.

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_______________________________________________________________________________ Valores altos de P incrementan la seguridad del sistema, sobre todo en caso de averías de la instalación o en situaciones extremas de evapotranspiración. Por el contrario si se toman valores excesivos incrementaremos el valor de la instalación (mayor cantidad de emisores, diámetros mayores de las tuberías etc.) En el riego localizado se persigue una concentración máxima de raíces funcionales y en la mayoría de los cultivos esto sucede entre los 15 y los 30 cm de profundidad.

Figura 3.6. Patrón de Humedecimiento para varios arreglos NÚMERO Y DISPOSICIÓN DE LOS EMISORES Cultivos con amplio marco de plantación Hay que mojar bien toda la superficie de terreno bajo la copa del árbol para evitar un excesiva evapotranspiración. Para evitar pérdidas de agua por filtración profunda se instala un mayor número de emisores y por tanto el porcentaje de suelo mojado. Cuando se disponen de emisores en línea en los cultivos con marco de plantación medio o amplio, hay que procurar que las zonas húmedas se unan a una profundidad no superior a la de las raíces. De no ser así, la raíz es posible que no sea capaz de atravesar suelo seco y la zona salinizada que hay entre los dos bulbos, y por tanto no colonizarían esa zona. En este caso estaremos desaprovechando una zona de agua al no estar ocupada por las raíces, es decir estamos disminuyendo la eficiencia del sistema.

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_______________________________________________________________________________ En el caso de los cultivos permanentes tenemos que vigilar el anclaje y por tanto tenemos que disponer los emisores de forma que la raíz se desarrolle equilibradamente.

En plantaciones jóvenes se coloca un número menor de emisores que va incrementándose hasta el número definitivo. En un suelo arenoso el porcentaje de suelo mojado es mucho menor que en un suelo arcilloso por lo que aquí es recomendable utilizar microaspersores en vez de goteros.

Cultivos herbáceos. En estos casos la solución que se adopta cuando se trata de cultivos de alta densidad es la de mojar franjas continuas que coincidan con las líneas de plantas, dejando secos los espacios entre filas. Generalmente, la distancia entre plantas de una misma línea de cultivo no coincide con la distancia entre emisores, como consecuencia muchas plantas están en zonas de mayor salinidad y menor humedad. Esta es la razón por la que aquí el solape de bulbos es de vital importancia. En estos cultivos la disposición típica de riego es una tubería lateral por cada línea de plantas con emisores muy próximos entre si (20, 33, 40 cm), de tal manera que se produzca un solapamiento de los bulbos húmedos. También pueden utilizarse tuberías exudantes. A veces para reducir costes se utiliza una tubería lateral por cada dos líneas. TABLA PARA EMISORES SEGÚN KARMELI

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_______________________________________________________________________________ La siguiente tabla es utilizada es utilizada para el cálculo de separación de goteros en función del suelo, del caudal del emisor y de la separación entre filas. Es aplicada a riego por goteo en cultivos hortícolas o herbáceos, para riego de frutales con goteros en línea con humedecimiento total de franja y para macizos de arbustos y flores. CAUDAL DE EMISORES Distancia entre las líneas portaemisores en m

MENOS DE 1.5 l/h

2 l/h

4 l/h

8 l/h

MAS de 12 l/h

SEPARACIÓN DE LOS EMISORES EN DISTINTOS TIPOS DE SUELOS, EXPRESADA EN m. C

M

F

C

M

F

C

M

F

C

M

F

C

M

F

0.2

0.5

0.9

0.3

0.7

1.0

0.6

1.0

1.3

1.0

1.3

1.7

1.3

1.6

2.0

0,8

38

88

100

50

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

PORCENTAJE DE SUELO MOJADO A 30 cm DE PROFUNDIDAD 1

33

70

100

40

80

100

80

100

100

100

100

100

100

100

100

1,2

25

58

92

33

67

100

67

100

100

100

100

100

100

100

100

1,5

20

47

73

26

53

80

53

80

100

80

100

100

100

100

100

2

15

35

55

20

40

60

40

60

80

60

80

100

80

100

100

2,5

12

28

44

16

32

48

32

48

64

48

64

80

64

80

100

3

10

23

37

13

26

40

26

40

53

40

53

67

53

67

80

3,5

9

20

31

11

23

34

23

34

46

34

46

57

46

57

68

4

8

18

28

10

20

30

20

30

40

30

40

50

40

50

60

4,5

7

16

24

9

18

26

18

26

36

26

36

44

36

44

53

5

6

14

22

8

16

24

16

24

32

24

32

40

32

40

48

6

5

12

18

7

14

20

14

20

27

20

27

34

27

34

40

C = Suelo de textura gruesa (arenoso) F = Suelo de textura fina (arcilloso) M= Suelo de textura media (Franco)

Ejemplo: Suelo franco y goteros de 4 l/h. Las líneas de gotero irán a 1.2 m y los goteros a 1 m para conseguir un porcentaje de suelo mojado del 100% en una profundidad de 30 cm. Ejemplo: Suelo arenoso y goteros de 2 l/h. Se observa en la tabla que no se podría instalar este tipo de gotero, ya que el máximo porcentaje de suelo mojado que se puede conseguir es del 50%. Se instalarán goteros de 4 l/h a 0.6 m de separación y 0.8 m entre líneas.

ESTIMACIÓN CON FINES DE DISEÑO DE LA FORMA Y DIMENSIONES DEL VOLUMEN DE SUELO MOJADO.

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_______________________________________________________________________________  

USO DE TABLAS. Ver la Tabla propuesta por KELLER, 1978 para calcular la superficie mojada estimada para distintas texturas del suelo, profundidad de raíces y suelo y grados de estratificación, para un emisor de 4 l/h en condiciones normales de funcionamiento. PRUEBA DE CAMPO. Es el método más simple y seguro. Se toman datos de profundidad (p) y radio mojado (r) para diversos volúmenes (V), tabulando al tiempo que se calculan las relaciones r/p.

b.2) Respecto a la optimización del diseño Una vez discutidos aquellos aspectos que parece obligado considerar en el diseño de una instalación de riego localizado, se aborda el proceso de diseño agronómico. Para ello debe recordarse lo que al respecto se señaló en la introducción, donde se definió el diseño agronómico como el proceso que ha de garantizar que la instalación es capaz de suministrar, con una eficiencia de aplicación óptima, las necesidades hídricas del cultivo durante el período de máximo consumo, consiguiendo, además, mojar el volumen de suelo suficiente para su adecuado desarrollo y un efectivo control de sales. Los objetivos son obtener los siguientes parámetros: -

Caudal y número de emisores.

-

Situación de los mismos.

-

Tiempo de aplicación.

-

Necesidades totales de riego.

q , e

ta Nt

Los datos de partida son: -

Dosis neta de riego en período pico expresada en litros/planta por día o en mm por día. Dn

-

Porcentaje de suelo mojado. (P) o (P’)

-

Profundidad esperada de raíces para el suelo y cultivo de que se trate. Pr

-

Intervalo mínimo y máximo entre riegos que se desea, expresado en días. Imín, Imáx

-

Marco de plantación. Sp, Sr -

-

Resultados de la prueba de campo, indicando radio y profundidad de suelo mojados para diversos volúmenes de agua. Necesidades de lavado. RL Con estos datos pueden iniciarse una serie de tanteos que permitirán obtener las condiciones adecuadas de diseño, satisfaciendo las siguientes relaciones, por el orden en que se citan: 1. ° Profundidad mojada = profundidad de raíces * K, variando K entre 0.9 y 1.2. 2. ° Área que se desea mojar por planta = área que moja un emisor * número de emisores por planta (puede sustituirse planta por m2). 3. ° Necesidad de agua en litros por planta y día o mm/día * intervalo entre riegos en días = volumen de agua aplicado por emisor en litros * número de emisores por planta (o por m2). 4. ° Disposición de laterales. La primera limitación al diseño la constituye la profundidad mojada que no debe superar en más de un 10 ó 20% la profundidad radicular del cultivo, si se quiere conseguir una alta eficiencia de aplicación en parcela. Un 10 ó 20% más de profundidad mojada puede ser deseable como fracción de lavado para control de sales (Stevenson y Tait, 1974), salvo que la calidad del agua de riego a emplear aconseje fracciones de lavado superiores. Una vez obtenido el intervalo de profundidades a mojar, buscamos en el cuadro de la prueba de campo qué radio mojado y qué volumen de agua le corresponden. Si la profundidad deseada no se aproxima a ninguna de las determinadas en la prueba de campo, puede estimarse cuál seria el radio correspondiente a la profundidad deseada, tomando en el cuadro la relación radio/profundidad (r/p) y multiplicándola por el nuevo

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_______________________________________________________________________________ valor de la profundidad. Esto supone considerar que el aumento de tamaño que experimenta el bulbo húmedo es proporcionado en todas sus dimensiones, lo que sólo puede considerarse como aproximación válida en suelos profundos y muy homogéneos. Si este no fuera el caso, como frecuentemente sucede, seria necesario repetir la prueba con mayor o menor cantidad de agua, pues la forma del bulbo mojado puede variar considerablemente según que el frente húmedo alcance o no determinadas capas de suelo. Una vez establecida la profundidad mojada se fijan el radio mojado y el volumen de agua a aplicar desde un emisor, así como el área mojada por el mismo. La segunda relación permite determinar el número mínimo de emisores necesarios (e) por planta o m2. Área que es necesaria mojar (m2) Área mojada por un emisor (m2)

e

e

A Am

Donde el área que es necesario mojar (A), se obtiene por alguna de las siguientes expresiones: -

En cultivos espaciados: A (m2/planta) = P’ * Área sombreada (m2/planta) = P * Área correspondiente según plantación (m2/planta)

-

A  P 'As  P  Ap

En cultivos de alta densidad P de plantación: 2 A(m ) 

100

El volumen de suelo que es necesario mojar determina el número de emisores por planta que serían precisos y. por tanto, el costo de la instalación. En la Tabla 3.1 (Hernández Abreu, 1979), se presenta una estimación teórica para banana, del número de puntos de emisión por planta necesarios en diversos tipos de suelos de las Islas Canarias. De su análisis se deduce que el número de emisores para unas mismas condiciones de clima y cultivo, depende de las características del flujo del agua en el suelo y de ahí la importancia de conocer estas propiedades antes de ejecutar el diseño. Las variaciones dé área son proporcionales al cuadrado del radio, por lo que a partir de un determinado valor de la relación (r/p), el número de emisores aumenta considerablemente para pequeñas disminuciones de ésta, y en esas condiciones la adaptabilidad al riego por goteo es mala y comienzan a ser ventajosos otros sistemas de riego. Tabla 3.1

Estimación del número de puntos de emisión por planta necesarios para platanera en diferentes tipos de suelos de las Islas Canarias Relación radioRadio Superficie Número de Adaptabilidad profundidad mojado mojada por goteros al goteo mojado (cm) Gotero (m2) necesarios 1,30

65,0

1,33

1

Buena

1,15

57,5

1,04

2

Buena

1,00

50,0

0,78

2

Buena

0,90

45,0

0,63

2

Buena

0,80

40,0

0.50

3

Buena

0,70

35.0

0,38

4

Media

0,60

30.0

0,28

5

Media

0,50

25.0

0,20

7

Mala

0,40

20.0

0,12

10

Mala

Área sombreada por el cultivo (estimada): 3,2 m2. Porcentaje de suelo mojado mínimo adecuado (estimado): 40% - 1.3 m2. Profundidad a mojar: 50 cm. Dosis máxima de riego: 251 por planta y día. Intervalo entre riegos: 1-3 días. Mediante la tercera relación:

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_______________________________________________________________________________

N  I  e  Ve (3.1) donde: N son las necesidades netas de riego (sin considerar percolación, eficiencia de riego ni fracción de lavado) en I/planta y día o en mm/día. I es el intervalo entre riegos en días. e es el número de emisores por planta o por m2. Ve es el volumen de agua aplicado desde un emisor en litros.

Se determina si con el número de emisores y el volumen de agua por emisor, previamente elegidos se obtiene un intervalo entre riegos dentro de los límites inicialmente establecidos. Si no fuese así, pueden presentarse dos situaciones: El intervalo obtenido es superior a los límites fijados: La única forma de disminuir I sería haciéndolo con e o con Ve. Si disminuirnos e no satisfaríamos, el porcentaje de suelo mojado. Si disminuimos Ve no sólo no obtendríamos el porcentaje de suelo mojado establecido, sino que tampoco mojaríamos la profundidad deseada. En este caso podríamos optar por: a. Disminuir el caudal del emisor. Con ello conseguiríamos en el campo una relación r/p menor y por tanto, necesitaríamos más emisores para satisfacer el mismo P o P' y menor volumen aplicado para la profundidad a mojar. Normalmente al reducir el caudal del emisor, el producto e * Ve disminuye sólo ligeramente, dependiendo de los suelos, pero, en todo caso, a costa de incrementar el número de emisores, lo que es, generalmente muy caro. Ejemplo: Suelo arenoso: Profundidad a mojar: 35 cm. Superficie a mojar: 1 m2. Q Q

= 4 l/h. = 20 l/h.

Ve = 4 l; r = 17 cm; e = 11; Ve = 12 l; r = 28 cm; e = 4;

e * Ve = 44 l. e * Ve = 48 l.

b. Aplicar el Ve calculado y la I máxima fijada: Esto sólo es valido si las pérdidas en profundidad que se producirían no son excesivas o sirven para satisfacer requerimientos de lavado para control de sales. De lo contrario, hay que optar por ampliar el I máximo previsto. Es importante, en este caso, hacer consideraciones sobre la respuesta del cultivo a la alta frecuencia. El intervalo obtenido es inferior a los límites fijados: Según la ecuación 3.1. quedarían dos opciones: Aumentar e con el consiguiente encarecimiento de la instalación o aumentar la Ve, lo que implica una pérdida de eficiencia, excepto que sea necesario aplicar fracción de lavado. Debe recordarse que un aumento de e o de Ve va a incrementar P, lo que supone dar mayor potencialidad a la instalación. Disminuir I a valores de varios riegos al día, implica, en la practica, disponer de automatismo. Por último, es necesario diseñar la disposición de laterales, lo que puede conllevar nuevas modificaciones. La localización del riego puede hacerse, bien sea en franjas (se usan para ello disposiciones en simple y doble línea lateral), normalmente en cultivos de alta densidad o bien aplicando el agua alrededor de la planta (aros, zigzag, etc.). que son disposiciones propias de cultivos muy espaciados. La disposición en simple y doble línea lateral, cuando se pretende mojar una franja, implica no dejar espacios secos entre bulbo y bulbo. Los solapes más usados son entre el 15 y 25%. En este punto es conveniente recordar que no sólo debe adaptarse el diseño de laterales a las prácticas de cultivo, sino que, a veces, ligeros cambios en éstas permiten abaratar notablemente las instalaciones. Un caso que se presenta con frecuencia en cultivos hortícolas, es la conveniencia en modificar ligeramente el marco de plantación, respetando la densidad. El proceso, brevemente expuesto, debe ser reiterativo hasta encontrar la mejor combinación de elementos que permitan obtener una instalación diseñada al óptimo del binomio eficiencia-coste, sin olvidar que en ocasiones tendremos que optar por no aplicar el sistema de goteo, sino acudir a otros métodos de riego localizado, como microaspersión, o a métodos de riego convencionales, que en muchas ocasiones supondrán la mejor solución del binomio citado. El método propuesto presenta como ventaja adicional el permitir dar normas razonablemente aproximadas para el posterior manejo del programa de riegos. Dado que en esencia se trata de un proceso lógico y

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_______________________________________________________________________________ reiterativo, se presta a modelación para cálculo numérico (ver Apéndice A).

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_______________________________________________________________________________

c) Procedimiento de diseño

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_______________________________________________________________________________ Los datos de partida son:       

Dosis neta de riego en período pico (Dn), expresada en litros/planta por día o en mm/día. Porcentaje de suelo mojado (P’) Profundidad esperada de raíces para el suelo y cultivo de que se trate (Pr), expresado en m ó cm. Intervalo mínimo y máximo entre riegos que se desea (Imin o Imáx), expresado en días. Marco de plantación, expresado en m x m Resultados de la prueba de campo, indicando el radio (r) y profundidad del suelo mojados (p) para diversos volúmenes de agua (V) Necesidades de lavado (LR).

Con estos datos pueden iniciarse una serie de tanteos que permitan obtener las condiciones adecuadas de diseño, satisfaciendo las siguientes relaciones, por el orden que se citan: PRIMERA RELACION: Profundidad mojada = profundidad de raíces x K, variando K entre 0.9 y 1.2. Se usa la prueba de campo buscando qué radio mojado (r) qué volumen de agua (Ve) le corresponden, así como el área mojada por el mismo (Ae). SEGUNDA RELACION: Área que se desea mojar por planta = área que moja un emisor x número de emisores por planta (puede sustituirse planta por m²). Permite determinar el número máximo de emisores necesarios (e) por planta o m². e = Área que es necesario mojar (m²) Área mojada por un emisor (m²)

= A Ae

(3.k)

Donde A se calcula: 

En cultivos espaciados: A (m²/planta) = P’ x área sombreada (m²/planta) = P x área correspondiente según plantación (m²/planta)



(3.l)

En cultivos de alta densidad de plantación: A (m²) = P (3.m) 100 El volumen de suelo que es necesario mojar determina el número de emisores por planta que serían precisos y por tanto, el costo de la instalación. Ver Practica Dirigida Nº 3 como ejemplo. TERCERA RELACION: Necesidades netas de agua en litros por planta y día o mm/día por intervalo entre riegos en días = volumen de agua aplicado por emisor en litros por número de emisores por planta (o por m²). NX I = Ve x e

(3.n)

2.5.2 CRITERIOS DE DISEÑO HIDRÁULICO a) Uniformidad de riego Por ser el agua un bien escaso en cantidad y en calidad, los usuarios están obligados a usarla con la mayor “eficiencia” posible. El movimiento del agua desde su captación (embalse, río, acuífero) hasta el cultivo, implica tres operaciones separadas: el transporte hasta la zona regable en donde es entregada al usuario regante, la distribución en el predio y la aplicación en la parcela. De acuerdo con estas operaciones se reflejan las siguientes eficiencias:

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_______________________________________________________________________________ Eficiencias de primer orden: Eficiencia de aplicación, eficiencia de distribución en predio y eficiencia de conducción. Eficiencia de segundo orden: Eficiencia en parcela, eficiencia del sistema de riego y eficiencia de la zona regable. Todas estas eficiencias se expresan en tanto por ciento o en tanto por uno. En riego localizado, al ser prácticamente nulas las pérdidas en la red de distribución, dentro de la unidad de riego, el agua que sale por los emisores es la misma que llega a la parcela y por ello se puede definir la eficiencia de aplicación (Ea) como el porcentaje de agua aplicada que es almacenada en la zona radicular y que está a disposición de la planta. Si la zona radicular es regada de acuerdo con las necesidades del cultivo, la Ea puede definirse como la relación entre el agua requerida en la zona radicular y el agua aplicada. Por lo tanto, Ea dependerá del manejo de riegos (dosis y calendario de riegos), del mantenimiento de la instalación y de la uniformidad del riego, de manera que: E a = Cmj Cmt (1 – E) CU En donde: Cmj es el coeficiente que mide la bondad del manejo (en tanto por uno) Cmt es el coeficiente de mantenimiento que se obtiene al comparar la uniformidad del riego real con la potencial (en tanto por uno) E Pérdidas por evaporación en el caso de difusores o miniaspersores (en tanto por uno) CU es el coeficiente de uniformidad de riego (en tanto por uno) Suponiendo el manejo y mantenimiento de las instalaciones óptimas, la Ea podrá obtenerse mediante: E a = K * CU si K < ( 1 - LR ) Siendo: K las pérdidas inevitables por precolación, en tanto por uno. LR los requerimientos de lavado, en tanto por uno CU el coeficiente de uniformidad de riego, en tanto por ciento La uniformidad de riego de una instalación dependerá de: - Las diferencias de presión que se producen en la red, debidas a las pérdidas de carga y a la topografía del

terreno donde se asiente. - La falta de uniformidad de fabricación de los emisores. - El número de emisores de los que recibe agua cada planta - La respuesta del emisor a la temperatura y presión del agua - La variación de las características del emisor con su uso por las posibles obturaciones y/o envejecimiento. - Las variaciones en el espacio y en el tiempo de la temperatura del agua - El efecto del viento cuando se usen microaspersores. - La variación de fabricación de los reguladores de presión, cuando los haya. En riego localizado, se define estadísticamente CU como: CU = 100 ( 1 –1.27CV / e ) qn / qa Siendo: CV e qn qa

el coeficiente de variación de fabricación del emisor el número de emisores de los que recibe agua cada planta caudal mínimo del emisor que corresponde a la presión mínima caudal medio de todos los emisores considerados.

A modo de recomendaciones a utilizar en el diseño de instalaciones de riego localizado, existen Tablas que incluyen algunos valores de CU que coinciden con el ASAE EP405. La aportación de agua por los emisores debe ser lo mas uniforme posible. La uniformidad constituye el punto de partida del diseño hidráulico. Para lograr una buena uniformidad será necesaria:

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_______________________________________________________________________________ 

Que todos los emisores de la instalación sean de buena calidad (es muy importante que tengan certificado de calidad).



Que la presión del agua en todos los emisores sea lo más parecida posible.

El agua en su recorrido por la red va perdiendo presión debido al rozamiento, cambios bruscos de dirección, pasos por filtros, etc. A esta pérdida de carga se la conoce como pérdida de carga. Lógicamente cuando el recorrido de la tubería de carga sea ascendente tendremos pérdida de presión y ganancia cuando sea descendiente.

La longitud de las tuberías laterales está condicionada entre otros factores por la topografía del terreno. En terrenos con pendientes muy elevadas las tuberías laterales siguen las líneas de nivel y las terciarias siguen la pendiente, disponiendo de reguladores de presión en aquellos lugares donde se requiera. Si la pendiente es muy acusada o irregular utilizaremos goteros autocompensantes. Usando este tipo de emisores podemos ampliar las longitudes máximas de los laterales de riego. Siempre que sea posible, trataremos de suministrar el agua a la tubería terciaría en el punto mas alto para compensar las perdidas de carga con la pendiente. Como consecuencia de las pérdidas de carga y de la pendiente del terreno, en cada una de las subunidades de riego se van a producir distintas pérdidas de carga. Por lo tanto a la entrada de cada subunidad de riego la presión de entrada debe ser tal que el emisor que esta situado en el punto más desfavorable, reciba la presión suficiente para suministrar el caudal adecuado. Para que la presión de entrada en cada subunidad sea similar y no varié durante el riego, es preciso instalar un regulador de presión al principio de cada tubería terciaria. A mayor diámetro de la tubería reducen las pérdidas de carga pero aumentan los costos de la instalación. El caudal del emisor condiciona la longitud de la tubería lateral, de tal forma que cuanto mayor sea el caudal del emisor, menor será la longitud del lateral. La distancia entre emisores también condiciona la longitud del lateral, de tal manera que cuanto más distanciados estén los emisores, mayor longitud podrá tener la tubería lateral.

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_______________________________________________________________________________

La distancia entre emisores, el caudal que suministran y la distancia entre tuberías laterales, se determinan en función en función del tipo de suelo, forma del bulbo a humedecer y marco de plantación o siembra, y no se debe modificar por criterios hidráulicos de ahorro de agua o comodidad. Estos valores son meramente orientativos. No deben tomarse estrictamente. La presión recomendada en los emisores de riego localizado está en torno a 1 kg/cm 2 y entre 0.5 y 3 kg/cm2 para los autocompensantes. Para determinar la presión necesaria al principio de la instalación hay que considerar las pérdidas de cargas producidas por el propio cabezal de riego, ocasionadas por: 

La diferencia de presión máxima admitida que se produce en los distintos filtros antes de su limpieza (hidrociclón, filtros de malla y de anillas):

o

En caso de instalar un hidrociclón, hay que considerar que este elemento produce unas pérdidas de carga comprendidas entre 0.3 y 0.5 kg/cm2, dependiendo del caudal a filtrar.

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_______________________________________________________________________________ o

Las pérdidas de carga que se producen en los filtros de arena cuando están limpios no deben ser superiores a 0.3 kg/cm2.

o

En cuanto a los filtros de mallas y anillas, las pérdidas de carga que provocan, oscilan entre 0.1 y 0.3 kg/cm2. A efectos de cálculo hidráulico se deben considerar las pérdidas de carga de filtros en situación de colmatación.



Las pérdidas de carga producidas por el equipo de fertirrigación (tanque fertilizante, venturis, inyectores, etc.).



Las pérdidas de carga que se producen en los distintos elementos de medida y control (válvulas, manómetros, etc.)



Las pérdidas de carga producidas en las propias conducciones del cabezal de riego.

b) Limites de utilización del proyecto (LUP) y tolerancia de presiones en la sub unidad de riego (SUR) Los sistemas de riego localizado como el goteo o la microaspersión, se caracterizan por su falta de flexibilidad para regar con una determinada instalación otro tipo de cultivo que tenga distinto marco de plantación, y /o diferentes necesidades hídricas. Por lo tanto, cada sistema deberá utilizarse dentro de un marco definido por estos LUP. Objetivos Obtener el caudal ajustado del emisor (qnom), capaz de proporcionar la dosis de riego (D) en un determinado tiempo de aplicación (ta) y para unas específicas unidades operacionales de riego (U.O.R.) o turnos en los que ha de dividirse el predio, sin sobrepasar el tiempo disponible para riego. Asimismo, calcular la superficie media (A) de la U.O.R., así como el caudal medio del sistema (qa) y, en función de la dotación anual de riego (DR), el tiempo de operación anual de la instalación (tA). Con los resultados anteriores, calcular la presión media de trabajo (pa ó ha) del emisor que proporciona su caudal ajustado, la presión mínima (hn) permitida en la SUR, el caudal mínimo (qn) que le corresponde y la tolerancia de presiones de la subunidad y del lateral.

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_______________________________________________________________________________ Como en el Diseño Agronómico se determinaron: la dosis total de riego por planta (Dp, en L/dia.pl), el numero de emisores por planta (e, en #/pl ) y el caudal nominal medio del emisor (qnom, en L/h#); se podrá calcular el tiempo de aplicación (ta, en h/dia), con la formula: ta = Dp / e . qnom

(ec.1a)

ta = Dt . Sp . Sr / e . qnom

(ec.1b)

Dt = Dp / Sp . Sr

,

en mm/día

El tipo de emisor y la disposición de laterales se fijan en el Diseño Agronómico. El proceso para determinar los LUP se refleja en el diagrama de flujo de la Figura, que se describe a continuación. Paso Nº 1: Fijar el TIEMPO DISPONIBLE PARA EL RIEGO (td, en h/dia). Se aconseja elegir como máximo unas 20 horas por día, dejando 4 h/día para mantenimiento, recarga de abonos y margen de seguridad por fallos. Tener en cuenta la automatización. Paso Nº 2: Determinar el numero de UNIDADES OPERACIONALES DE RIEGO o TURNOS (N), el mismo que deberá redondearse. td N= (ec. 2) (# de sectores por riego) ta Paso Nº 3: Recalcular el "ta" según el redondeo de "N" td ta = (ec. 3) N Paso Nº 4: Determinar el CAUDAL AJUSTADO MEDIO DEL EMISOR (qa, en L/h) qa = D p / e . t a

(ec 4a)

ó

qa = D t . S p . S r / e . t a

(ec. 4b)

Comparándola con el "qnom" elegido para (ec.1), si se cumple que: /qa – qnom / / qnom < 0.10

(ec. 5)

Se aceptará el ajuste y se seguirá el proceso de cálculo, determinando los otros parámetros, o sea, se proseguirá en el paso 6. Paso Nº 5: Si [ qa - qnom] > 0.10 qnom se podrá optar por: i) Variar "td" conservando "N" con lo que si se disminuye aumentara "qa", volver a paso 3. ii) Variar "N" y volver a paso 3. Si se ha aumentado "N", el "ta" disminuirá y, por tanto, aumentara "qa". iii) Fijar "qa" y seguir en el paso 6 o presentar un nuevo "qnom ", recalcular "ta", "td" y los restantes parámetros. iv) Variar 2 o los 3 factores. Paso Nº 6: Calcular el CAUDAL DEL SISTEMA ("Qs", en m3/h) que es el de entrada en el cabezal o centro de control. 10 A e . qa Qs = (ec. 6a) N S p.Sr Siendo: A = La superficie neta de la parcela a regar, en ha. Sp = La separación entre plantas en una misma hilera, en m. Sr = La separación entre hileras de plantas, en m.

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_______________________________________________________________________________ NOTA: Si la parcela a regar no puede dividirse en "N" iguales, lo cual será lo más frecuente, para calcular "Qs", se tomará la superficie MAYOR y entonces: 10 A ' e . qa Qs =

(ec. 6b) S p.Sr

En la que A' es la mayor superficie de la unidad operacional de riego, en ha. Paso Nº 7: Determinar el VOLUMEN DE AGUA NECESARIA AL AÑO, que representa el consumo anual de agua de riego, ("Vi", en m3), si se conocen las NECESIDADES ANUALES DE RIEGO ("DR", en mm.) Vi = 10 A . DR

(ec. 7)

Paso Nº 8: Obtener el TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO ANUAL DE LA INSTALACIÓN ("tA", en horas) Vi tA = (ec.8) Qs Es previsible que "qa" varíe con el tiempo, por lo que es necesario prever una extra capacidad del sistema. Para compensar estos cambios, el sistema deberá operarse a MAYOR PRESIÓN o aumentar el tiempo de aplicación. Por ello, se deberá diseñar con un 10 a 20% de extra capacidad o bien prever la posibilidad de poder aumentar la presión de funcionamiento cuando la descarga de los emisores decrezca. Si se opta por la extra capacidad, será necesario aumentar la CAPACIDAD DEL EQUIPO DE BOMBEO, si este es necesario, y el diámetro de los tubos para disminuir las perdidas de carga. TOLERANCIA DE PRESIONES: Suponiendo que al inicio de cada Subunidad de Riego SUR se monta un regulador de presiones, para que los emisores proporcionen un caudal medio "q a", el problema se reduce a conseguir en cada subunidad la uniformidad del riego que se ha fijado para el diseño. 1) Considerar una determinada variación de presiones: ΔHs = 0.1ha

(ec. 9)

donde: ΔHs = diferencia máxima de presiones permitida en la SUR. ha = presión nominal. Se usa un riego por aspersión con x = 0.5 y no en localizado. Nota: Hmax / hmin = 0.1 ha

qmax / qmin = ( hmax / hmin ) x

(ecs.10a y 10b)

2) Considerar una determinada variación de caudales en función de la uniformidad de riego deseada: hmax / hmin = ( qmax / qmin ) 1/x

(ec. 11)

En donde qmax – qmin será la variación de caudales permitida en la SUR. 3) Obtener la variación de presiones, teniendo en cuenta el exponente "x", el coeficiente de Uniformidad "CU", en % y el coeficiente de variación del fabricante "CV" , en tanto por uno. CU . qa qn = (ec. 12) 1.27 CV 100 ( 1 ) e qn = caudal mínimo del emisor a la presión mínima ( hn )s. e = # emisores (mínimo 1)

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_______________________________________________________________________________ Como en el emisor se cumple que q = khx se calculan: h a = ( qa / K ) 1/x

y

(hn)s = ( qn / K ) 1/x

ha = presión media de la SUR. En donde: (hn)s = es la presión mínima en la SUR. La diferencia máxima de presiones permitida en la SUR, "Hs", compatible con la CU elegida, será proporcional a la diferencia entre la presión media que produce el caudal medio y la presión mínima (h n)s, de modo que: Hs = M [ha – (hn)s] (ec. 13)  = Tolerancia de presiones en la SUR. Siendo: M la relación entre la diferencia de presiones máxima y mínima de la SUR y la diferencia entre la media y la mínima de la misma subunidad. M depende de las características topográficas del terreno y del numero de diámetros que se unen en una misma tubería, ya sea TERCIARIA o LATERAL. Sus valores varían entre 2 y 4.5, se recomienda la utilización del valor 2.5 en esta fase de cálculo. Una vez obtenido el valor de Hs deberá repartirse esta tolerancia entre los laterales y las tuberías terciarias. En terreno horizontal o de pequeña pendiente se suele repartir de tal forma que: (h)a = (Hm)a  ½ Hs (ec. 14) siendo: (h)a = Diferencia de presiones tolerada en el LATERAL. (hm)a = Diferencia de presiones tolerada en la TERCIARIA. Cuando alguna de las longitudes (la de los laterales o la de la terciaria) está prefijada, la relación vendrá condicionada a la longitud establecida. Nota: Para transformar la DOSIS NETA DE RIEGOS (Dn) de mm/dia a litros/planta/dia, se usa la siguiente formula: Dn = ETc x MP x PC Donde: ETC: Evapotranspiración del cultivo, en mm/dia. MP: Marco de plantación = (Espaciamiento entre hileras) x (Espaciamiento entre plantas en la hilera); en m x m = m 2. PC: Porcentaje de cubrimiento del follaje en relaciona al marco de plantación, siendo igual al 100% (1) en plena producción. Ejemplo: Si ETc = 4.12 mm/dia, MP = 3.5m x 3.0m = 10.5 m 2 y PC = 90% → D n = 4.12 x 10.50 x 0.9 = 38 L/pl/dia Dosis total o bruta => Db = Dn/Er, donde Er = Eficiencia de riego.

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_______________________________________________________________________________ Figura.- Relaciones típicas de caudal-presión para emisores c) Diseño hidráulico (Según Cap.15 del Libro “Riego Localizado de Alta Frecuencia”-Pizarro) c.1) Secuencia del diseño hidráulico y Cálculo de la Subunidad de riego (SUR) de un Sistema de Riego por Microaspersión y Goteo (RLAF) En el diseño de un RLAF los cálculos hidráulicos se realizan después del diseño agronómico y basándose además en otros datos como características del emisor elegido, topografía de la finca, etc. En primer lugar se calcula la tolerancia de caudales; para conseguir una uniformidad de riego ya definida en el diseño agronómico en términos de CU (coeficiente de uniformidad), la relación entre el caudal del emisor que de menos agua (qns) y el caudal medio de todos los emisores (qa) no debe ser inferior a un cierto valor, que se calcula en función de CU, del número de emisores por planta y del coeficiente de variación del emisor a utilizar. Calculada la tolerancia de caudales y conocida la ecuación del emisor (relación q-h), se calcula la tolerancia de presiones. Los cálculos anteriores son comunes para toda la instalación de riego. A partir de ellos el cálculo se desarrolla independientemente para cada subunidad, que, es la superficie dominada por un regulador de presión. Las variaciones de presión que se produzcan aguas arriba del regulador de presión son controladas por este aparato y por tanto no modifican la presión de trabajo de los emisores (dentro de ciertos límites y siempre que aguas arriba del regulador la presión supere un mínimo). En cambio, las variaciones de presión, que se produzcan aguas abajo del regulador, y que pueden deberse a les desniveles del terreno y a las pérdidas de carga en las tuberías, hacen que los distintos emisores de una misma subunidad estén sometidos a presiones diferentes y en consecuencia emitan caudales diferentes. Por tanto, la uniformidad del riego depende únicamente de lo que ocurra en e interior de la subunidad y ello justifica la importancia que tiene el diseño de esta parte de la instalación. Para el diseño de una subunidad de riego hay que combinar lo que es puro cálculo hidráulico (determinación de caudales, diámetros y presiones de laterales y terciarias) con la distribución en planta de la red de riego. Aunque en esto cada ingeniero tiene su propio método, es útil empezar por confeccionar una tabla donde para cada pendiente del terreno se establezcan, las posibles combinaciones diámetro longitud máxima del lateral, y a partir de esa tabla dibujar en el plano la distribución de tuberías terciarias. Cualquiera que sea el procedimiento de dibujo de la red de riego, los cálculos hidráulicos consisten en primer lugar en determinar los caudales en laterales y terciarias y a continuación, teniendo en cuenta la tolerancia de presiones, calcular para las mismas tuberías los diámetros y el régimen de presiones. Esta es la fase más complicada del cálculo hidráulico y con ella acaba el diseño de la subunidad. El resto del diseño (secundarias, primarias y cabezal de riego) es más parecido al de cualquier red tradicional de riego por tuberías, con algunas peculiaridades en el caso del cabezal de riego. En lo que sigue se estudia con detalle cada uno de los cálculos citados, pero previamente es conveniente presentar la simbología que se va a emplear. Los métodos de cálculo propuestos se basan fundamentalmente en los diferentes estudios y publicaciones de Keller y Rodrigo. A lo largo de la exposición se incluirán ejemplos de los distintos casos que se pueden presentar y además, para mejor comprensión de la conexión entre el diseño agronómico y el hidráulico. c.2) Tolerancia de Caudales (Q ó q) La fórmula que relaciona el coeficiente de uniformidad del riego (CU) con los caudales medio (qa) y mínimo (qns) de la subunidad:

1,27CV  qns  CU   1   e  qa 

(1)

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_______________________________________________________________________________ CV = coeficiente de variación de fabricación del emisor e = número de emisores que suministran agua a una misma planta. En esta fase del diseño se conoce CU, que se eligió en el diseño agronómico. Conocidos CV, e y qa, se calcula qns según (1). Un problema que la aplicación de (1) plantea en la fase de diseño es conocer el coeficiente de variación de fabricación CV. Se puede establecer un valor máximo de CV con el que se calcula la tolerancia de caudales, y posteriormente, en la ejecución de la instalación, se rechazan los emisores que no cumplan esa condición. Los valores máximos de CV pueden ser los de las normas ISO (0,05 para categoría A y 0,10 para categoría B), o los que elija el autor del diseño. Ejemplo 1 CU = 0.90 qa = 4 l/h e=4 dato del gotero: CV = 0.04 De (1)

CU  qa 1,27CV    1  e   0,90  4 qns   3,69l / h 1,27  0,04 1 4 qns 

c.3) Tolerancia de Presiones (p ó h) Conocidos qa y qns, así como la ecuación del emisor (q = kh x) se calculan las presiones media (ha) y mínima (hns).

h

 q 1/ x K

(2)

La diferencia de presión en el conjunto de la subunidad, AH, es proporcional a (ha - hns): H = M (ha - hns)

(3)

Donde M es un factor que depende del número de diámetros que se vayan a emplear en una misma tubería, ya sea terciaria o lateral. Keller recomienda los siguientes valores de M. M Diámetro constante................................

4,3

2 diámetros ...........................................

2,7

3 diámetros ...........................................

2,0

No obstante, como en esta fase de cálculo es difícil saber el número de diámetros, se recomienda utilizar el valor M = 2.5. La fórmula (3) permite calcular la diferencia de presión admisible en la subunidad, que se reparte entre terciaria y laterales:

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_______________________________________________________________________________ H = Ht + Hl

(4)

Ht = variación de presión admisible en la terciaria Hl = variación de presión admisible en cada lateral. Hay que señalar que esas variaciones de presión incluyen no sólo las pérdidas de carga en las tuberías, sino también los desniveles topográficos. En terrenos de poca pendiente se suele hacer: Ht = Hl = H / 2

(5)

Si el terreno tiene pendiente favorable a la terciaria se puede distribuir H de otra forma, permitiendo un mayor Hl y al contrario sí la pendiente es favorable a los laterales. Además la distribución de H entre Ht y Hl puede verse afectada por otros factores como, por ejemplo, la existencia de elementos que limiten la longitud de las terciarias o laterales. Hay que destacar que tanto la (3) como sus derivadas (4) y (5) son hipótesis que se hacen con objeto de facilitar el cálculo por tanteos, y que al final hay que comprobar que se cumple (1), que es la verdadera condición impuesta a la subunidad. Ejemplo 2 qa = 4 l/h qns = 3,69 l/h Ecuación del emisor: q = 1,38 h0,45 Aplicando (2) ha = 10,64 m hns = 8,90m H = 2,5 (10,64 - 8,90) = 4,35 m Se acepta en principio

H t  H l 

(q en l/h; h en m)

4,35  2,18m 2

c.4) Diseño de la Subunidad de Riego (SUR) El diseño de la subunidad de riego incluye la distribución en planta de terciarias y laterales, la determinación de los caudales de estas tuberías y el cálculo de los diámetros y régimen de presiones. El cálculo se inicia a partir de la presión ha del gotero medio, y en él se determinan hm, hn, Hm y Hn, cuyos valores han de cumplir lo establecido sobre tolerancia de presiones: hm - hn < Hl

(6)

Hm - Hn < Ht

(7)

Así, en el ejemplo anterior, los laterales deben diseñársele forma que en ellos la variación de presión no supere 2.18 m, valor que asimismo no debe superarse en la terciaria. Una vez satisfechas esas condiciones, el cálculo se hace a la inversa: partiendo de la presión de entrada en la subunidad, H m, se calculan ha y hns y sus correspondientes qa y qns, a partir de los cuales se comprueba que el coeficiente de uniformidad de riego no es inferior al mínimo establecido. El diseño no es unidireccional sino que generalmente se hace por tanteos, ya que los cálculos pueden dar unos resultados no satisfactorios que obliguen a modificar la distribución en planta o los diámetros de las tuberías.

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_______________________________________________________________________________ No vale la pena detenerse en cómo se diseña la distribución en planta, que suele estar condicionada por la forma de la finca. En cambio es necesario ir al detalle de los cálculos de laterales y terciarias. c.5) Cálculo de los Laterales de Riego i)

Laterales alimentados por un extremo

Ca s o A. Este caso contempla terreno con pendiente cero S = 0, es decir desnivel a lo largo del lateral igualmente cero D = 0, presión mínima ( hn ) igual a la presión última ( hu ), hu = hn y como h = hu - hn entonces h = 0. La presión al inicio del lateral ( h m ) y la presión media del emisor ( h a ) están definidas en la Figura 1 de acuerdo a las siguientes ecuaciones hm = ha + 0.733 hf hn = hu hu = hm - hf hu = ha - 0.267 hf

Figura 1 El fin del lateral corresponde a la menor presión y el emisor medio se encuentra a una distancia del inicio igual al 38 % de la longitud de éste y en esta distancia se pierde el 73.3 % de la pérdida de carga por fricción ( h f ) del lateral. La pérdida de carga por fricción en el lateral está gobernada por las fórmulas siguientes: h f = j . ( S e + fe ) / S e . F . L j' = j.(Se + fe )/Se h f = j ’ .F . L Ca s o B . Este caso contempla terreno con pendiente mayor que cero S > 0, terreno subiendo, es decir desnivel a lo largo del lateral igual a D mayor que cero D = S • L, presión mínima ( h n ) igual a la presión última ( h u ) , hu = hn y como h = hu - hn entonces h = 0.

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_______________________________________________________________________________ La presión al inicio del lateral ( h m ) y la presión media del emisor 1 ( h a ) están definidas en la Figura 2 de acuerdo a las siguientes ecuaciones. hm = hn = hu = hu =

ha + 0.733 hf + D/2 hu hm - hf - D ha - 0.267 hf - D/2

En este caso también la presión menor se produce al final del lateral y siempre que el terreno este en subida se considera la pendiente positiva.

Figura 2 Ca s o C . Cuando el terreno va bajando la pendiente es negativa y el desnivel D = S • L también es negativo y va compensando las pérdidas por fricción o rozamiento. Aquí hay que analizar dos subcasos que se presentan, el primero corresponde a la falta de compensación de la pendiente del terreno natural contra la perdida de carga J' (m/m), y el segundo subcaso ocurre cuando la pendiente natural del terreno es mayor que la perdida de carga unitaria de J'. Su b -ca so C-1 . Aquí el punto de menor presión se encuentra en una posición intermedia y el valor absoluto de la pendiente del terreno es menor que J'. En la Figura 3 se comprueba que no siempre la presión mínima, hn, coincide con la presión del ultimo emisor, ha, y corresponde a este caso cuando el lateral va bajando. Como la pendiente es “s” y por convenio por ir bajando se considera negativa y “p” la distancia del final al gotero de menor presión se cumple la condición siguiente:

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_______________________________________________________________________________ Figura 3 s2.00 m = distancia bomba - nivel mínimo de bombeo.  rodete = 207 mm

P

20 x 45,10  17.18CV 75 x 0.70

Se instalará un motor de 20 CV. Aunque sólo se necesita una bomba, como se muestra en la figura 6, se instalan dos bombas en paralelo, cada una de ellas de las características descritas. El coste de estas bombas es reducido en comparación con el total de la transformación y el disponer de dos bombas es una garantía de que no se interrumpe el riego en caso de avería de una de ellas.

AYUDAS DE DISEÑO RELACIONADAS CON EL CENTRO DE CONTROL

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_______________________________________________________________________________ DEPOSITO DECANTADOR

Cuando la cantidad de partículas de limo y arcilla sobrepasa 200 ppm, los equipos de filtración se obturan continuamente, por lo que procede la eliminación de esas partículas mediante un depósito de decantación. Los limos muy finos y las partículas de arcilla decantan muy lentamente, pero no importa que una parte de esas partículas pase al sistema de distribución, a condición de que se tomen las precauciones adecuadas.

Este depósito tiene por misión separar del agua, por sedimentación, las partículas minerales en suspensión (arena, limo, arcilla). Algunas aguas subterráneas contienen ácido carbónico, que favorece la disolución de compuestos de hierro, Cuando esas aguas son bombeadas y se airean dan lugar a precipitados de hierro. La permanencia del agua en el depósito decantador favorece la precipitación y sedimentación del hierro antes de pasar a la instalación.

La superficie del depósito decantador se determina en función del caudal de entrada y de la velocidad de sedimentación de las partículas en suspensión. Esta velocidad de sedimentación se determina experimentalmente en un recipiente que tenga la misma profundidad, por lo que esta no se calcula, estableciéndose en un metro, aproximadamente.

La superficie del depósito decantador viene dada por la fórmula:

S = Superficie del depósito, en m2 Q = Caudal de entrada, en l/s V = Velocidad de sedimentación, en cm/s F = Factor de almacenaje. (Se suele hacer F = 2).

La longitud del depósito se hace 5 veces mayor que su anchura.

En la entrada del decantador se colocan unos deflectores que distribuyen el agua por toda su anchura, con lo que se evita la formación de turbulencias. La salida del agua del decantador se efectúa a una altura media, de tal forma que impida el paso de cuerpos flotantes y partículas sedimentadas.

Ejemplo 1 Dimensionar un depósito decantador para eliminar las partículas minerales mayores de 75 micras, sabiendo que el caudal de entrada es 30 l/s y que la velocidad de sedimentación de las partículas de menor tamaño es de 0,50 cm/s.

Solución:

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Anchura del depósito: a Longitud del depósito: l = 5·a

HIDROCICLON

El Hidrociclón es un dispositivo, desprovisto de elementos móviles, que permite la separación de las partículas sólidas en suspensión cuyo tamaño sea superior a 75 micras y cuya densidad sea superior a la del agua. Consiste en un recipiente de forma de cono invertido en donde el agua entra tangencialmente por la parte superior, lo que provoca un movimiento rotacional descendente en la periferia del recipiente. Las partículas sólidas en suspensión se proyectan contra las paredes y descienden hacia un depósito de sedimentos colocado en la parte inferior. El agua libre de sedimentos es impulsada en movimiento rotacional ascendente y sale por un tubo situado en la parte superior ( ver figura).

El hidrociclón es un separador sencillo, económico y de gran eficacia (elimina hasta el 98 % de las partículas anteriormente citadas).

Requiere que el caudal se mantenga constante dentro de límites muy estrechos, que dependen de sus dimensiones. En un hidrociclón se producen unas importantes pérdidas de carga, que dependen del caudal y de sus dimensiones geométricas (diámetro de hidrociclón y diámetros de las tuberías de entrada y de salida), pero no vienen influidas por la mayor o menor acumulación de sedimentos en el depósito inferior. Las pérdidas de carga suelen ser del orden de 3-7 mca; en cualquier caso el fabricante debe suministrar los ábacos o tablas correspondientes.

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Figura: Esquema de un hidrociclón.

FILTRADO

El filtrado del agua consiste en retener las partículas contaminantes en el interior de una masa porosa (filtro de arena) o sobre una superficie filtrante (filtro de malla y filtro de anillas).

Filtro de arena

El filtro de arena sirve para retener contaminantes orgánicos (algas, bacterias, restos orgánicos) e inorgánicos (arenas, limos, arcillas, precipitados químicos). Es el tipo de filtro más adecuado para filtrar aguas muy contaminadas con partículas pequeñas o con gran cantidad de materia orgánica.

Un filtro de arena consiste en un depósito metálico o de poliéster, de forma cilíndrica, en cuyo interior pasa el agua a través de una capa de arena silícea o granítica. No sirve la arena de machaqueo. El agua entra por la parte superior del depósito y se recoge en la parte inferior a través de unos colectores que desembocan en la tubería de salida. El depósito lleva una boca de carga de arena en la parte superior y otra de descarga en la parte inferior (Ver figura). El espesor de la capa de arena debe ser, como mínimo, de 45 cm.

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_______________________________________________________________________________ La eficacia del filtrado depende del tamaño de la arena que, a su vez, determina el tamaño de los poros entre las partículas. Se estima que el filtro de arena deja pasar las partículas cuyo tamaño es la décima parte del diámetro efectivo de la arena. Las partículas contaminantes que lleguen a los goteros deben tener un tamaño máximo igual a la décima parte del diámetro del gotero, por lo que el diámetro efectivo de la arena debe ser igual al diámetro de paso de agua del gotero. Un tamaño mayor de la arena origina un filtrado deficiente, y un tamaño menor da lugar a una rápida colmatación del filtro y, por tanto, a limpiezas de filtro más frecuentes.

Figura: Esquema de un filtro de arena. La tabla 1 indica datos de las clases de arena disponibles en el mercado. Tabla: Clases de arena Número de tamiz

Diámetro efectivo (mm)

Coeficientede uniformidad Calidad de filtrado (mesh)

8

1,50

1,47

100-140

11

0,78

1,54

140-200

16

0.66

1,51

140-200

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_______________________________________________________________________________ 20

0,46

1,42

200-250

El número de tamiz o número de mesh es el número de orificios por pulgada lineal.

El diámetro efectivo es la apertura del tamiz que deja pasar a su través el 10 % de la arena y retiene el 90 % restante.

El Coeficiente de uniformidad es la relación entre las aperturas de los tamices que dejan pasar el 60 % y el 10 % de la arena. La arena de filtro para riego debe tener un coeficiente de uniformidad cercano a 1,50.

En la tabla 1 se indican calidades de filtrado. Por ejemplo, la arena del tamiz 11 hace la misma calidad de filtrado que una malla de 200 mesh; ambas retienen partículas de 78 micras (1/10 de 0,78 mm es 0,078 mm = 78 micras).

La capacidad de filtrado viene dada por el caudal de agua que atraviesa la unidad de superficie filtrante (expresada en m 3/h.m2 de superficie filtrante), o lo que es igual, por la velocidad del agua dentro del filtro (expresada en m/h), que a su vez depende de la granulometría de la arena.

La tabla 2 indica los diferentes caudales y velocidades adecuados para cada tipo de arena.

Tabla 2. Capacidad de filtrado según la granulometría de la arena Arena Fina Media Gruesa

Tamaño (mm) 0,4-0,8 0,8-1,5 1,5-3

Caudal (m3/h·m2) 25-50 50-70 70-90

Velocidad (m/h) 25-50 50-70 70-90

Ejemplo 2 Calcular la superficie filtrante para un riego por goteo con un caudal de 80 m3/h y un diámetro mínimo del gotero de 0,90 mm.

Solución: El tamaño de la arena debe ser igual al diámetro de paso de agua en el gotero. Corresponde a una arena de tipo medio. A esta arena corresponde una velocidad del agua dentro del filtro de 60 m/h y un caudal de 60 m3/h y por m2 de superficie filtrante. Superficie filtrante:

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Diámetro:

Se instala un filtro de 1,30 m de diámetro. Si se instalan dos filtros, cada uno de ellos tendría una superficie filtrante de 1,33:2 = 0,66 m2

Se instalan dos filtros de 1 m de diámetro.

Cuando el filtro entra en uso se van contaminando sucesivamente las capas de arena desde arriba hacia abajo. En el momento en que toda la capa de arena esta contaminada se produce una diferencia de presión importante entre las partes superior e inferior del filtro, pudiendo ocurrir que se originen conductos a través de la capa de arena (canales preferentes) por donde el agua pasa sin filtrar. Antes de llegar a esta situación hay que limpiar el filtro.

En filtros limpios la perdida de carga no debe ser superior a 3 mca, aumentando progresivamente conforme el filtro se va contaminando. Se debe efectuar la limpieza del filtro cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del mismo sea de 2 mca, con respecto a las condiciones de limpieza total. Conviene utilizar el mismo manómetro para ambas tomas, con el fin de que su descalibrado no afecte a las lecturas. Para limpiar el filtro de arena se invierte el sentido de la circulación del agua, para lo cual se prevé de antemano las correspondientes derivaciones en las tuberías de entrada y de salida. Para garantizar una mejor limpieza conviene instalar dos filtros, de tal forma que el agua filtrada de uno de ellos sirva para hacer la limpieza del otro.

Se puede automatizar la limpieza mediante un sistema que se acciona cuando la diferencia de presión en la conducción, antes y después del filtro, alcance el valor prefijado.

La operación de lavado se hace durante 5 minutos, por lo menos, con el fin de remover bien la arena y eliminar los posibles canales preferentes que se hayan podido formar en su interior. Se puede sospechar de la existencia de dichos canales cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro es inferior a 2-3 mca y, sin embargo, los filtros de malla (que se colocan aguas abajo) se ensucian reiteradamente.

Al final de la temporada de riegos los filtros de arena se lavan con agua y cloro, para evitar la proliferación de microorganismos.

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_______________________________________________________________________________ Los filtros de arena se colocan en el cabezal, antes de los contadores y válvulas volumétricas, ya que estos aparatos requieren agua limpia para su correcto funcionamiento.

Filtro de malla

La filtración se verifica en la superficie de una o más mallas concéntricas, fabricadas con material no corrosivo (acero o material plástico). Un modelo de filtro de malla y su funcionamiento se representa en la figura.

El agua proveniente de la tubería penetra en el interior del cartucho de malla y se filtra a través de sus paredes, pasando a la periferia del filtro y posteriormente a la conducción de salida. Las partículas filtradas quedan en la cara interior del cartucho de malla.

El filtro de malla se colmata con rapidez, por cuya razón se utilizan para retener partículas inorgánicas de aguas que no están muy contaminadas. Cuando existen algas en el agua hay que instalar aguas arriba un filtro de arena que las retenga, pues de otra forma colmatarían rápidamente la malla.

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Figura: Filtro de malla.

La calidad del filtrado viene en función de la apertura de la malla. Se llama número de mesh (o número de tamiz o número de malla) al número de orificios por pulgada lineal (2,54 mm).

El grosor de los hilos de la malla es distinto, según que esta sea de acero o de plástico (son más finos los de acero que los de plástico), por cuyo motivo los orificios de malla de acero son mayores que los de malla de plástico. En la tabla siguiente se indica la relación entre el número de mesh y el tamaño de los orificios de la malla de acero inoxidable.

En mallas de plásticos cada fabricante debe suministrar la información correspondiente a su producto.

Se admite que el tamaño de los orificios de la malla debe ser 1/7 del tamaño del orificio del gotero. Las mallas más utilizadas para riego por goteo son las de 120, 150 y 200 mesh, aunque, por lo general, no es recomendable utilizar mallas con tamaño inferior a 200 mesh, porque se obstruyen continuamente.

La capacidad de filtrado viene dada por el caudal del agua que atraviesa la unidad de superficie filtrante (expresando en m 3/h.m2), o lo que es igual, por la velocidad del agua al atravesar la superficie filtrante (expresado en m/h). La velocidad que se recomienda en filtros de malla es de 0,4-0,6 m/s (1.440 - 2.160 m/h).

La superficie filtrante efectiva es un porcentaje de la superficie total del filtro, cuyo dato debe suministrar el fabricante.

Tabla 3: Relación entre número de mesh y tamaño de los orificios en malla de acero inoxidable Número de mesh 60 80 100 120 150 170

Tamaño de orificio(micras) 250 180 150 130 106 90

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_______________________________________________________________________________ 200 250

75 63

Ejemplo 3 Calcular el tipo de malla y la superficie filtrante de un filtro de malla de acero, para un caudal de 57 m 3/h y un diámetro mínimo del gotero de 0,9 mm. Se sabe que el área efectiva es 0,3 del área total.

Solución: Orificio de malla =

= 0,128 mm = 128 micras.

Número de mes (según tabla 3) = 120.

Velocidad del agua dentro del filtro = 0,4 m/s = 1.440 m/s

Caudal de agua que atraviesa el filtro = 1.440 m/s y por m2 de superficie filtrante.

Para calcular la superficie efectiva se incrementa el caudal de riego en un 20 %, como margen de seguridad. 57 + 0,2 x 57 = 68,4 m3/h

Superficie efectiva =

= 0,0475 m2

Superficie total =

= 0,1583 m2 = 1.583 cm2

A medida que la malla se va colmatando de impurezas aumenta la perdida de carga. En un filtro limpio, la pérdida de carga es de 1 a 2 mca, dato que deben dar los fabricantes. La limpieza del filtro debe realizarse cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro sea superior a 2 mca con respecto a las condiciones de limpieza total.

La limpieza manual de los filtros se realiza sacando el cartucho y lavándolo con un cepillo y agua a presión. Al final de la temporada se realiza una limpieza más esmerada, para lo cual se sumerge el cartucho durante unos minutos en una disolución de ácido nítrico de 510 %, lavándolo posteriormente con agua a presión. También se puede hacer esta limpieza sumergiendo el cartucho durante 12 horas en un baño de vinagre, lavándolo posteriormente con agua a presión y cepillo.

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La operación de limpieza se puede automatizar mediante mecanismos adecuados que provocan la inversión del flujo cuando se alcanza una diferencia de presión prefijada entre la entrada y la salida del filtro.

Los filtros de malla se instalan en los cabezales de riego o en algún punto de la red de tubería. Cuando se instala filtro de arena, el filtro de malla se coloca aguas debajo de aquél, para que la arena que pudiera arrastrar el agua procedente del filtro de arena quede retenida en el filtro de malla.

El fertilizante se inyecta entre el filtro de arena y el de malla. De esta forma no se favorece la formación de algas en el filtro de arena, y el de malla retiene las impurezas de los fertilizantes y los precipitados que se puedan formar. Cuando los fertilizantes se inyectan en la red de tubería, el filtro de malla se coloca aguas debajo de la inyección.

Los filtros autolimpiantes requieren una cierta presión de funcionamiento, lo que hay que tener en cuenta para su colocación en los puntos de la red que dispongan de esa presión.

Filtro de anillas

Los filtros de anillas están constituidos por anillas planas de material plástico provisto de ranuras. Dichas anillas están colocadas una sobre otra y comprimidas, formando el elemento filtrante (cartucho de anillas), como se muestra en la figura.

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Figura. Filtro de anilla. Cartucho de anillas. Filtros AZUD

Los cruces entre las ranuras de cada par de discos adyacentes forman pasos de agua, cuyo tamaño varía según las anillas utilizadas.

Los pasos de agua en un mismo tipo de anillas son máximos donde la ranura de una anilla coincide con la estría del otro y mínima donde ésta coincide con el espacio entre dos ranuras, este paso mínimo es el que define el grado de filtración de las anillas; los mismos pasos se repiten a lo largo de la sinuosa trayectoria del agua en su camino desde fuera del cuerpo del cartucho filtrante hacia el interior, en el proceso de filtrado.

Los filtros de anillas combinan una alta eficiencia en la separación de sólidos, gracias al número de capas filtrantes y la posibilidad de escoger el tamaño de los pasos de agua y determinar las dimensiones de los sólidos cuyo paso se pretende impedir.

El tamaño de paso de la anilla se mide en micras (1 micra = 0,001 mm) o en mesh (número de agujeros que hay en una pulgada lineal).

La filtración de anillas es una filtración en profundidad. Las partículas de diferente tamaño van entrando dentro del entramado de las anillas hasta que quedan retenidas.

El número de puntos de retención varía según el grado de filtración. A grados de filtración más finos aumenta el número de intersecciones entre anillas y los posibles puntos de intersecciones entre anillas y los posibles puntos donde puede quedar retenida la partícula.

Un filtro de anillas de un determinado grado de filtración tiene unos caudales de paso de agua máximos recomendados, estos caudales dependen asimismo de la cantidad de sólidos en suspensión que lleve el agua a filtrar.

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Al mismo filtro se le pueden cambiar las anillas por otras de otro grado de filtración con facilidad, pero hay que tener en cuenta que habrá que respetar los nuevos caudales máximos de funcionamiento.

Al aumentar el número de Mesh (disminuir micraje) de las anillas, disminuye el caudal máximo de paso de agua recomendado.

Esto significa que si queremos cambiar las anillas para obtener un grado de filtración más fino nos disminuirá el caudal, con los que debemos ampliar el número de filtros más grueso, en este caso el caudal de paso posible será superior al inicial.

Los filtros de anillas tienen un acceso fácil (brida rápida) al elemento filtrante (cartucho de anillas); esto simplifica su mantenimiento y estado con rapidez. Existen varios tipos de anillas diferentes que se difieren en el tamaño (diámetro interior y exterior) y en el uso al que se destinan.

Los filtros de anillas se pueden diferenciar en dos tipos según su funcionamiento:  

Filtros manuales: Consisten en un paquete de anillas comprimido mediante un tormillo. Este paquete de anillas en el proceso de filtrado se va ensuciando y llega un momento en que hay que abrir el filtro, desmontar las anillas y limpiarlas manualmente. Filtros automáticos: Consisten en un cartucho de anillas comprimido mediante un pistón, que dispone de elementos para su automatización como electroválvulas, programador de lavado, presostato diferencial, etc. A medida que filtra se va ensuciando y se crea una pérdida de carga entre la entrada y salida del filtro, esto se detecta a través de un presostato diferencial que da la señal para desencadenar el proceso de lavado automático, en la figura 1a podemos ver en funcionamiento de un filtro de anillas automático en la fase de filtrado y en la fase de lavado. Los filtros automáticos se pueden suministrar en cabezales de varios filtros completamente montados, como podemos ver en la figura 1b.

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Figura 1a. Funcionamiento de un filtro de anillas. a) Fase de filtrado; b) Fase de lavado. Filtros LAMA

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Figura 1b. Disposición en torre de filtros de anillas. Filtros S.K.S.

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